2015 石墨烯基超級電容器 研究報告新材料在線 產(chǎn)業(yè)研究院什么是超級電容器03 什么是超級電容器超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的一種 電化學儲能裝置。具有充放電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。根據(jù)儲能機理不同， 可將超級電容器分為雙電層超級電容器、贗電容超級電容器 和非對稱超級電器。04 超級電容器結(jié)構(gòu)組成超級電容器的主要組成部分包括集流體、工作電極、電解液 和隔膜。 集流體：作用：傳遞和收集電荷； 涉及材料：石墨材料、泡沫鎳、不銹鋼網(wǎng)、鋁箔等電解液： 水系：酸性（硫酸）、堿性（KOH）和中性（硫酸鈉）； 有機系：季銨鹽、鋰鹽、有機溶劑； 凝膠：PVA/H2SO4、PVA/H3PO4隔膜：涉及材料：多孔PE、PP05 電極材料超級電容器工作電極所采用的電極材料是進行能量存儲的關(guān) 鍵，是決定超級電容器性能的核心影響因素。電極材料雙電層超級電 容器贗電容超級電 器非對稱超級電 容器活性炭 碳納米管 介孔炭 碳氣凝膠 炭洋蔥 導電聚合物 金屬氧化物 金屬氫氧化物06 超級電容器與電池比較提升超級電容器性能的關(guān)鍵在于選用合適的電極材料。07 超級電容器的應(yīng)用新能源 汽車太陽能風力發(fā) 電智能電 網(wǎng)軌道交 通電力儲 能軍用設(shè) 備運動控 制什么是石墨烯超級電容器09 什么是石墨烯石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的 新材料，碳原子之間相互連接成六角網(wǎng)格。

鉛筆里用的石墨 就相當于無數(shù)層石墨烯疊在一起。載流子遷移率高 電流密度大 導熱率高 強度高 最薄最輕10 什么是石墨烯超級電容器相對于活性炭，石墨烯材料具有很高的比表面積和更加優(yōu)異 的導電性，其特殊的平面二維結(jié)構(gòu)使其具有更具豐富的微觀 結(jié)構(gòu)。因此石墨烯非常適合作為超級電容器電極材料。超級電容器電極材料參數(shù)比較石墨烯 堆疊石墨烯超級電容 器需解決的問題離子遷 移電阻孔隙率有效比 表面積11 石墨烯超級電容器幾大研究熱點石墨烯電極材 料的制備? 外延法 ? 機械剝離法 ? 化學剝離法石墨烯基雙電 層電容器? KOH活化石墨烯 ? 具有中孔結(jié)構(gòu)的彎曲石墨烯 ? 表面活性劑修飾石墨烯石墨烯基贗電 容器? 官能團修飾石墨烯基電極 ? 石墨烯/導電高分子復合物 ? 石墨烯-金屬氧化物/氫氧化物復合物石墨烯基非對? 二氧化錳/石墨烯復合材料稱超級電容器12 美國研制超級電池：幾秒鐘內(nèi) 完成手機充電? 美國科學家最新研制一種超級電池，它們被稱為微型石墨烯超級電容，其充電和放電速度比普通電池快1000倍； ? 這種超級電池是采用單原子厚度的碳層構(gòu)成，能夠很容易制造并整合成為器件，未來有望制造更小的手機。

科學家使用DVD燒錄技術(shù)制造的微型超級電池，其充電 和放電能力是普通電池的上千倍13 超薄平面石墨烯電容器新型設(shè)計：更能有效發(fā)揮石墨烯片層的雙電層作用傳統(tǒng)設(shè)計：層層堆疊阻礙石墨烯片層的雙電層作用的發(fā)揮來源：Nano Lett., 2011, 11 , 1423–142714 KOH活化石墨烯利用KOH活化石墨烯作為電極組 裝成的超級電容器，其能量密度 (70Wh/kg)可達到鉛酸電池的水 平，同時還保持超級電容器固有 的高功率輸出和極快的充電速度 (250kw/kg)，有望應(yīng)用于電動汽 車以及解決風能、太陽能等間歇 性能源的存儲問題。來源：Science 2011, 332, 1537-154115 具有中孔結(jié)構(gòu)的彎曲石墨烯? 彎曲石墨烯抑制了石墨烯面對面堆疊，提高了表面利 用，同時中孔結(jié)構(gòu)有利于傳質(zhì)和電解液的可接近性；? 在室溫下可以達到85.6 Wh/kg(80℃時為130Wh/kg)的 能量密度，相當于鎳氫電池的儲能，卻能在幾秒或者幾 分鐘內(nèi)放電完畢，有望取代電池。10 μm來源：Nano Lett. 2010, 10, 4863–486816 表面活性劑修飾石墨烯? 相比沒有表面活性修飾獲得的石墨烯，在離子液體中比電 容提高到144Fg-1，主要是增加了電極表面電解液潤濕性來源：J. Mater. Chem., 2011, 21, 7302-7307聚離子液體修飾石墨烯? 改善離子液體電解液與石墨烯的可浸潤性來源：ACS Nano, 2011, 5, 436–44217 石墨烯/贗電容材料復合電極層次化聚苯胺納米線/石墨烯來源：ACS Nano, 2010, 4, 5019–5026RuO2納米粒子/石墨烯來源：Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3595–360218 電極材料超級電容器工作電極所采用的電極材料是進行能量存儲的關(guān) 鍵，是決定超級電容器性能的核心影響因素。