写于 2018-11-21 07:12:04| 龙8娱乐平台网站| 龙8国际pt官方网站

多孔石墨烯骨架的初始溶剂化三维多层结构

图片来源:UCLA CNSI加州大学洛杉矶分校的科学家开发出一种新型石墨烯材料,可以弥补传统电容器和电池之间的空隙,提高电化学电容器的能量密度,并使其与铅酸电池相媲美

位于加州大学洛杉矶分校的加利福尼亚纳米系统研究所(CNSI)的研究人员通过使用特殊的石墨烯材料显着提高电化学电容器的能量密度,为移动储能的分水岭奠定了基础,使其与铅酸电池相当

这种材料称为多孔石墨烯骨架,具有三维穿孔结构,其特征是微孔;加州大学洛杉矶分校化学教授向凤峰表示,它不仅可以提高能量密度(储存和准备使用的能量),还可以使电化学电容器保持高功率密度(每单位质量或体积的功率)

和生物化学领导的研究

电化学电容器,也称为EC或超级电容器,是未来储能和移动电源的重要技术,但它们受到低能量密度的限制

与传统电池相比,EC通常具有优异的功率密度和循环寿命 - 能源在完成充电 - 放电循环次数之前可以支持的数量,在其降低到原始容量的80%之前被认为是“磨损”

但他们已经能量密度比电池低至少一个数量级

由于EC的主要成分是其电极材料,这是EC的整体性能,最近的研究主要集中在能够在不牺牲功率密度或循环寿命的情况下提高能量密度的高效新材料

高性能EC电极必须具有高导电性,高离子可及表面积,高离子传输速率和高电化学稳定性

目前最先进的EC通常使用多孔活性炭电极,其能量密度远低于铅酸电池 - 每千克4至5瓦时,而每公斤25至35瓦时(每升5至7瓦时)每升50至90瓦特小时)

在他们的研究报告中,由Duan领导的CNSI研究人员使用高度互联的3D多孔石墨烯骨架作为电极材料,创造了具有前所未有性能的EC

该电极具有优异的导电性,出色的机械柔韧性和独特的分级孔隙率,确保电子和离子的有效传输,并使最高重量能量密度达到每千克127瓦特小时,体积能量密度达到每升90瓦时

此外,该团队已经证明,完全封装的EC具有无与伦比的能量密度,每千克35瓦时(每升49瓦时) - 比现有的商用超级电容器高出约5至10倍,与酸性电池相当

“有孔的石墨烯EC弥补了传统电容器和电池之间的能量密度差距,但功率密度却大大提高,”Duan说

“它为移动电源创造了令人兴奋的机会,适用于从手机到电动汽车的许多应用

”出版物:Yuxi Xu等,“用于高效电容储能的多孔石墨烯框架”,Nature Communications 5,货号:4554; doi:10.1038 / ncomms5554来源:Shaun Mason,加州大学洛杉矶分校新闻室图片:加州大学洛杉矶分校CNSI