中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：中科院上海硅酸鹽所日前在《科學(xué)》期刊發(fā)表一項(xiàng)科研成果：該所與北京大學(xué)、美國賓夕法尼亞大學(xué)合作，設(shè)計(jì)合成了一種氮摻雜的有序介孔石墨烯，有望成為下一代高性能超級(jí)電容器的理想電極材料。
超級(jí)電容器是重要的新型儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長和安全可靠等特點(diǎn)。目前超級(jí)電容器已應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等，形成一個(gè)非?？捎^的市場規(guī)模，近年來保持近20%的全球增長率，產(chǎn)業(yè)前景突出。但現(xiàn)有超級(jí)電容器仍受限于低能量密度（商用活性炭：5–7 瓦時(shí)/公斤），遠(yuǎn)不如鋰電池（>80瓦時(shí)/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(yōu)良導(dǎo)電率和穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，久為研發(fā)熱點(diǎn)，并有望成為下一代高性能超級(jí)電容器的理想電極材料。
中科院上海硅酸鹽所與北京大學(xué)、美國賓夕法尼亞大學(xué)合作研究，黃富強(qiáng)研究員、陳一葦教授、林天全博士等設(shè)計(jì)合成一種氮摻雜的有序介孔石墨烯，具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，比容量高達(dá)855法拉/克。組裝成的對(duì)稱器件能快速充電和快速放電，不亞于商用碳基電容器。它的優(yōu)性源于：氮摻雜誘生了氧化還原反應(yīng)，也增加了電化學(xué)儲(chǔ)能活性，又沒有降低材料的高導(dǎo)電率。所研制的對(duì)稱器件在水溶液中工作安全無毒，能量密度為41瓦時(shí)/公斤（基于活性物質(zhì)為63瓦時(shí)/公斤），功率密度達(dá)到26千瓦/公斤（基于活性物質(zhì)為44千瓦/公斤）。這種新型石墨烯超級(jí)電容器可以采用低成本制備，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，在快速充放方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰電池，它的研制對(duì)推動(dòng)我國超級(jí)電容器的行業(yè)進(jìn)展，提升行業(yè)競爭優(yōu)勢，具有重要的意義。
該研究結(jié)果已經(jīng)在《科學(xué)》期刊發(fā)表。研究得到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
