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石墨烯有望兴起电池革命

导读: 除了超快速充放电,它还可以循环充电5万次以上,使用寿命长达十多年,有望为电池能源行业带来革命性变化。

  12月18日,《科学》杂志发表了中科院上海硅酸盐研究所的一项重要成果。该所研制出一种新型石墨烯材料,这种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯,具有极佳的电化学储能特性,除了超快速充放电,它还可以循环充电5万次以上,使用寿命长达十多年,有望为电池能源行业带来革命性变化。

  中科院上海硅酸盐所与北京大学、美国宾夕法尼亚大学合作,设计合成一种氮掺杂的有序介孔石墨烯。它具有极佳的电化学储能特性,比容量高达855法拉/克。组装成的对称器件能快速充电和快速放电,不亚于商用碳基电容器。专家表示,它的优越性能源于:氮掺杂诱生了氧化还原反应,也增加了电化学储能活性,又没有降低材料的高导电率。所研制的对称器件在水溶液中工作安全无毒,能量密度为41瓦时/千克,功率密度达到26千瓦/千克。

  超级电容器是重要的新型储能器件,由于具有功率密度高、循坏寿命长、安全可靠等特点,目前已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等,形成一个非常可观的市场规模,近年来保持近20%的全球增长率,产业前景突出。但现有超级电容器仍受限于低能量密度,远不如锂电池应用广泛。

  石墨烯拥有高比表面积、优良导电率和稳定化学结构等特点,已经成为国际研发热点,并有望成为下一代高性能超级电容器的理想电极材料。

  据悉,这种新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆,可以采用低成本制备,实现规模生产。专家表示,它的研制成功,对推动我国超级电容器的行业发展、提升行业竞争优势具有重要的意义。 

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