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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(jí)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(chǔ)能特性，可用作電動(dòng)車的“超強(qiáng)電池”：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里。
石墨烯將是超級(jí)電容器電極最佳選擇
為破解這一難題，中科院上海硅酸鹽所聯(lián)合北京大學(xué)、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)，展開(kāi)持續(xù)攻關(guān)。最終，黃富強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，石墨烯是超級(jí)電容器電極的最佳選擇。
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(shì)：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(guò)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(guò)使用水基電解液，做到無(wú)毒、環(huán)保、價(jià)格低廉、安全可靠。
據(jù)介紹，該新型石墨烯超級(jí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，且在快速充放方面優(yōu)于鋰電池，該“超級(jí)電池”可應(yīng)用于現(xiàn)有混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備的更新?lián)Q代。
超級(jí)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(chǔ)能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。然而，超級(jí)電容器并非“完美”，其核心問(wèn)題在于，能量密度低。如何讓超級(jí)電容器兼具高功率、高能量，長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家并沒(méi)有找到理想材料。
