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中國研制成功新型石墨烯材料

時間:2016-09-29 瀏覽量: 字號:
 

  科學網12月18日上海訊(記者黃辛)今天,世界頂級學術期刊《科學》發表了中科院上海硅酸鹽研究所研制出一種新型石墨烯材料的重要研究成果。權威專家表示,因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競爭優勢,在快速充放方面又遠遠優于鋰電池,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。


  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研究,黃富強研究員、陳一葦教授、林天全博士等設計合成的一種氮摻雜的有序介孔石墨烯,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,它的優性源于: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(基于活性物質為63瓦時/公斤),功率密度達到26千瓦/公斤(基于活性物質為44千瓦/公斤)。


  據悉,這種新型石墨烯超級電容器可以采用低成本制備,實現規模生產。

  超級電容器是重要的新型儲能器件,具有功率密度高、循環壽命長和安全可靠等特點。目前超級電容器已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(商用活性炭:5–7 瓦時/公斤),遠不如鋰電池(>80瓦時/公斤),原因在于較低的比容量(<250法拉/克)。


  而同屬炭族的石墨烯,因擁有高比表面積、優良導電率和穩定化學結構特點,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。


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