人民网>>科技

中科院上海硅酸盐所水基超级电容器研究取得进展

2015年12月20日09:39    来源:人民网-科技频道    手机看新闻

人民网上海12月19日电 (记者姜泓冰)中科院上海硅酸盐所日前在《科学》期刊发表一项科研成果:该所与北京大学、美国宾夕法尼亚大学合作,设计合成了一种氮掺杂的有序介孔石墨烯,有望成为下一代高性能超级电容器的理想电极材料。

超级电容器是重要的新型储能器件,具有功率密度高、循环寿命长和安全可靠等特点。目前超级电容器已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(商用活性炭:5–7 瓦时/公斤),远不如锂电池(>80瓦时/公斤),原因在于较低的比容量(<250法拉/克)。而同属炭族的石墨烯,因拥有高比表面积、优良导电率和稳定化学结构特点,久为研发热点,并有望成为下一代高性能超级电容器的理想电极材料。

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研究,黄富强研究员、陈一苇教授、林天全博士等设计合成一种氮掺杂的有序介孔石墨烯,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。它的优性源于: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/公斤(基于活性物质为63瓦时/公斤),功率密度达到26千瓦/公斤(基于活性物质为44千瓦/公斤)。这种新型石墨烯超级电容器可以采用低成本制备,实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,在快速充放方面又远远优于锂电池,它的研制对推动我国超级电容器的行业进展,提升行业竞争优势,具有重要的意义。

该研究结果已经在《科学》期刊发表。研究得到国家自然科学基金等项目的支持。

(责编:胡雪蓉、杨磊)

社区登录
用户名: 立即注册
密  码: 找回密码
  
  • 最新评论
  • 热门评论
查看全部留言

24小时排行 | 新闻频道留言热帖