2024年10月25日 星期五
記者從中科院上海硅酸鹽所獲悉，該所科學(xué)家已研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，可用作電動(dòng)車的“超強(qiáng)電池”：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里。相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在世界頂級期刊《科學(xué)》上。
超級電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。如何讓超級電容器兼具高功率、高能量，長期以來科學(xué)家并沒有找到理想材料。
為破解這一難題，中科院上海硅酸鹽所聯(lián)合北京大學(xué)、美國賓夕法尼亞大學(xué)展開持續(xù)攻關(guān)。黃富強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)最終發(fā)現(xiàn)，石墨烯是超級電容器電極的最佳選擇。
通過反復(fù)試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、合成，黃富強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。不僅能實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度，而且還可以通過使用水基電解液，做到無毒、環(huán)保、價(jià)格低廉、安全可靠。
據(jù)介紹，該新型石墨烯超級電容器體積輕巧、不易燃也不易爆，可采用低成本制備，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，且在快速充放方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰電池，因此該“超級電池”可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備的更新?lián)Q代。
