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石墨烯Mesosponges穩定超級電容器

2019-06-18  |  來源:鉅大LARGE  |  點擊量:300次

日本東北大學的一個研究小組已經開發出具有更高電壓和更好穩定性的超級電容器材料。

他們的研究結果發表在《能源與環境科學》雜志上。超級電容器是可充電的能量存儲設備,具有廣泛的應用,從機械到智能電表。它們提供了許多優于電池的性能,包括更快的充電和更長的壽命,但缺點是,它們無法存儲大量的能量。

科學家長期以來一直在尋找能夠滿足汽車等能源密集型應用要求的超級電容器材料。因此,東北大學材料科學家HirotomoNishihara博士及其同事與超級電容器生產公司TOCCapacitorCo.合作開發了一種在高壓和高溫條件下具有高穩定性的材料。

在這項研究中,Nishihara的團隊從石墨烯mesosponge的連續三維框架制作了一張“紙”,這是一種含有納米級孔隙的碳基材料。該材料的一個關鍵特征是它是無縫的-它含有極少量的碳邊緣,因而非常穩定。研究人員使用電子顯微鏡和一系列物理測試(包括X射線衍射和振動光譜技術)研究了材料的物理特性。他們還測試了商業石墨烯材料,包括單壁碳納米管,還原氧化石墨烯和3D石墨烯以及活性炭作為比較基準。他們發現,在常規有機電解質中,它們的材料在60℃的高溫和3.5伏的高電壓下具有優異的穩定性。

值得注意的是,它在25°C和4.4伏特時表現出超高的穩定性,是傳統活性炭和其他石墨烯基材料的2.7倍。因為石墨烯中間電池具有更高的單電池電壓,所以需要將更少的電池堆疊在一起以實現所需的電壓,從而使得器件更緊湊。

小編手記

石墨烯海綿體結構雖然在常溫下穩定,但是通常電池尤其是超級電容器的使用溫度和環境往往不太可控。這項研究的成果還有待驗證,不過一點點的累積終將引起質變,我們很期待未來的質變。

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