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新型石墨烯材料有望掀起行業革命

鉅大LARGE  |  點擊量:950次  |  2018年11月19日  

12月18日,《科學》雜志發表了中科院上海硅酸鹽研究所的一項重要成果。該所研制出一種新型石墨烯材料,這種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯,具有極佳的電化學儲能特性,除了超快速充放電,它還可以循環充電5萬次以上,使用壽命長達十多年,有望為電池能源行業帶來革命性變化。

超級電容器是重要的新型儲能器件,由于具有功率密度高、循壞壽命長、安全可靠等特點,目前已廣泛應用于混合電動汽車、大功率輸出設備等,形成一個非常可觀的市場規模,近年來保持近20%的全球增長率,產業前景突出。但現有超級電容器仍受限于低能量密度,遠不如鋰電池應用廣泛。

石墨烯擁有高比表面積、優良導電率和穩定化學結構等特點,已經成為國際研發熱點,并有望成為下一代高性能超級電容器的理想電極材料。

為此,中科院上海硅酸鹽所與北京大學、美國賓夕法尼亞大學合作,設計合成一種氮摻雜的有序介孔石墨烯。它具有極佳的電化學儲能特性,比容量高達855法拉/克。組裝成的對稱器件能快速充電和快速放電,不亞于商用碳基電容器。專家表示,它的優越性能源于:氮摻雜誘生了氧化還原反應,也增加了電化學儲能活性,又沒有降低材料的高導電率。所研制的對稱器件在水溶液中工作安全無毒,能量密度為41瓦時/公斤,功率密度達到26千瓦/公斤。

據悉,這種新型石墨烯超級電容器體積輕巧、不易燃也不易爆,可以采用低成本制備,實現規模生產。專家表示,它的研制成功,對推動我國超級電容器的行業發展、提升行業競爭優勢具有重要的意義。

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