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中科院上海硅酸鹽所科學(xué)家成功研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學(xué)儲能特性，可用作電動車的“超強(qiáng)電池”：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里。相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在期刊《科學(xué)》上。
12月20日消息，超級電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種電化學(xué)儲能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備等多個領(lǐng)域。然而，超級電容器并非“完美”，其核心問題在于，能量密度低。如何讓超級電容器兼具高功率、高能量，長期以來科學(xué)家并沒有找到理想材料。
黃富強(qiáng)介紹，與傳統(tǒng)電極材料相比，石墨烯有四大突出優(yōu)勢：其一，高比表面積有利于產(chǎn)生高能量密度；第二，超高導(dǎo)電性有利于保持高功率密度；第三，化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富有利于引入贗電容，提高能量密度；第四，特殊的電子結(jié)構(gòu)有利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。
通過反復(fù)試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、合成，黃富強(qiáng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。不僅能實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度，而且還可以通過使用水基電解液，做到無毒、環(huán)保、價格低廉、安全可靠。
據(jù)介紹，該新型石墨烯超級電容器體積輕巧、不易燃也不易爆，可采用低成本制備，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競爭優(yōu)勢 ，且在快速充放方面優(yōu)于鋰電池，該“超級電池”可應(yīng)用于現(xiàn)有混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備的更新?lián)Q代。A股中中國寶安、方大炭素、烯碳新材等上市公司，涉及石墨烯相關(guān)業(yè)務(wù)。 |
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