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日本團(tuán)隊(duì)成功利用石墨烯打造超穩(wěn)定性4.4V超級(jí)電容器

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:739次  |  2019年06月18日  

日本東北大學(xué)開(kāi)發(fā)出了比其它材料更高電壓和更好穩(wěn)定性的超級(jí)電容器新材料。他們?cè)凇赌茉磁c環(huán)境科學(xué)》(EnergyandEnvironmentalScience)刊發(fā)表了一篇名為《由無(wú)邊緣缺陷石墨烯制成的超穩(wěn)定介孔碳板打造的4.4V超級(jí)電容器》“4.4Vsupercapacitorsbasedonsuper-stablemesoporouscarbonsheetsmadeofedge-freegraphenewalls”的論文。

超級(jí)電容器是一種可充電的儲(chǔ)能裝置,被廣泛應(yīng)用在機(jī)械裝置、智能儀表等方面。與傳統(tǒng)電池相比,超級(jí)電容具有許多優(yōu)點(diǎn):充電快、壽命長(zhǎng)等,但其能量存儲(chǔ)率有限。

長(zhǎng)期以來(lái),科學(xué)家們一直在為可滿(mǎn)足能源密集型應(yīng)用(例如汽車(chē))需求的超級(jí)電容尋找高性能材料。

日本東北大學(xué)材料科學(xué)家、相關(guān)論文合著者之一的HirotomoNishihara說(shuō):“找到既能在高電壓下又能在嚴(yán)苛環(huán)境下運(yùn)行的材料,非常具有挑戰(zhàn)性。”

Nishihara及其同事們與超級(jí)電容制造公司(TOCCapacitorCo.)合作開(kāi)發(fā)出一種新材料,它在高溫、高電壓條件下具備超高穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)上,活性炭被用于電容器中的電極,但單電池(構(gòu)成電容器的積木)中電池單體電壓低,必須將多個(gè)電池串聯(lián)才能保證足夠輸出電壓。至關(guān)重要的是,這種新材料具有更高的單電池電壓,減少了堆疊數(shù)量,使設(shè)備更加緊湊。

新材料是由一個(gè)連續(xù)的石墨烯介孔海綿(含有納米孔的碳基材料)三維框架組成。這種材料的關(guān)鍵特征是無(wú)縫的:它含有非常少量的碳邊緣缺陷(腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的地方),這使得它變得非常穩(wěn)定。

研究人員利用電子顯微鏡和一系列的物理測(cè)試,包括X射線(xiàn)衍射和振動(dòng)光譜技術(shù),研究了新材料的物理性質(zhì)。他們還將活性炭作為基準(zhǔn)測(cè)試并比較了商用石墨烯材料,包括單壁碳納米管、還原石墨烯氧化物和3D石墨烯。

這種新材料為開(kāi)發(fā)高度耐用、高電壓的超級(jí)電容器鋪平了道路,這些超級(jí)電容器可用于許多應(yīng)用,包括汽車(chē)。

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