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“超级材料”石墨烯“加盟”储能器件~~~
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2015年12月19日 星期六 放大 缩小 默认   
“超级材料”石墨烯“加盟”储能器件
电容大巴充电7秒能跑35公里
董纯蕾
  本报讯 (记者 董纯蕾)世界上完美的储能器件在哪里?铅酸和镍氢电池性能较低,锂电池既不耐用又不安全还无法快速充放电,而现在的超级电容能量密度也不够高,怎么办?中国科学院上海硅酸盐研究所昨天在国际顶级科学期刊《科学》(Science)上发表其与北京大学等合作完成的最新发明:诚邀“当前材料界最炙手可热的超级明星”石墨烯“加盟”,担任超级电容器的电极材料,并为其巧妙设计结构、有效提升性能——堪称“多项全能”的下一代高性能超级电容器就此诞生!

  新型超级电容到底有多厉害?科研人员举例说,曾在世博园区成功运营的超级电容大巴,一次充电90秒可行驶7公里,而采用石墨烯的新型超级电容,充电7秒便能跑上35公里;至于目前使用铅酸电池的助动车电瓶,分量很重,充满电要好几个小时,若换用石墨烯的新型超级电容,不仅可以大大减轻重量,而且一次充电只需10秒。

  超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的电化学储能装置,我们对它其实并不陌生:近到公交车、电子玩具、应急照明灯、智能电网,远到发电站、坦克、电磁炮、激光武器等等,均有其用武之地。据国际研究数据,2014年全球超级电容器市场规模已达11亿美元,至2018年市场规模可望达到35亿美元。

  理想的储能器件,本领不外乎这几样:高能量密度——能储很多电,高功率密度——可快速充放电,长寿命,安全可靠,价格低廉。目前的超级电容器,其他都不赖,唯独有个致命缺点——能量密度低,总嫌储电不够多。黄富强研究员、陈一苇教授、林天全博士等反复构想与实验,终于找到了突破瓶颈的策略:在电极上引入“神奇材料”石墨烯,为其“量身定制”了学名为“氮掺杂的有序介孔”的“最佳造型”,解决了快速充放电与大量存储电的矛盾,将能量密度一下子提高了3倍多;在电解液上,用无毒、安全环保、价廉的水溶液取代有毒、易燃易爆、昂贵的有机溶液。课题组预期,新型石墨烯超级电容器可采用低成本制备,实现规模生产,有望成为储能器件界的“新星”。下一步,研究人员将继续挑战其能量密度极限,争取让超级电容储上更多电——未来某一天,没准手机等随身电器都能用上安全的超级电容,充电时间可以“滴答”来计。

     
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