新華社上海12月18日電(記者王琳琳)18日,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(jí)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(jí)期刊 《科學(xué)》上。
超級(jí)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(zhǎng)、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(jí)電容器兼具高功率、高能量,長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家并沒(méi)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(guó)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(jí)電容器電極的最佳選擇。
通過(guò)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(guò)使用水基電解液,做到無(wú)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(jí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),且在快速充放方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰電池,因此該“超級(jí)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。