中科院石墨烯基超级电容研发获进展

2016-12-16 10:41:19 来源:上海证券报·中国证券网 作者:

  中国证券网讯 12月16日从中科院官网获悉,日前,中国科学院电工研究所马衍伟研究团队在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得进展,提出以二氧化碳为原料,采用自蔓延高温合成技术,成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备。相关研究结果已发表于国际期刊《先进材料》,并申请了国家发明专利和PCT专利。

  石墨烯是近年来备受各国重视的新型材料,但是高品质石墨烯的工业化大规模制备一直是世界性难题。目前,石墨烯粉体规模化制备的技术路线主要基于膨胀石墨剥离法和氧化石墨还原法,但是前者通常得到的是低比表面积的多层石墨片,而后者制备的石墨烯由于残留的氧官能基团和结构缺陷导致低导电性,严重制约了石墨烯的潜在应用。

  针对上述问题,该团队采用二氧化碳为原料,金属镁粉为还原剂,纳米氧化镁为模板剂,通过镁粉在二氧化碳气氛中自蔓延燃烧方式,成功制备出富含介孔结构的石墨烯,如图1所示。目前所制的石墨烯电导率高达13000 S/m,比表面积为709 m2/g,综合性能优异,并在离子液体电解液中表现出优越的电化学性能。基于电极材料的比电容高达244 F/g,能量密度高达136 Wh/kg,功率密度高达1000 kW/kg,循环100万周后,容量保持率仍大于90%,如图2所示。该石墨烯制备方法反应过程耗时短、环境友好、成本低、易于工业化推广,将有力促进石墨烯在超级电容器等储能领域中的实际应用。

  【相关阅读】

  中国企业发布全球首个石墨烯高端产业应用

  在日前华为推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池之后,被视为“新材料之王”的石墨烯在应用方面又有新突破。

  中国首个石墨烯增强锂电池问世 华为推出"颠覆性"产品

  从华为公司获悉,该公司中央研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上宣布推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。实验结果显示,以石墨烯为基础的新型耐高温技术可将锂离子电池上限使用温度提高10℃,使用寿命是普通锂离子电池的2倍。

  石墨烯新政正拟议 瞄准高端应用领域

  有关部门正在论证石墨烯在高端应用领域获得突破的可行性,拟借助细分领域相关举措打通石墨烯上下游产业链,运用市场化手段如基金提升石墨烯应用水平,促进石墨烯产业更好发展。

  石墨烯技术再获突破 产业化进程有望提速

  据悉,近日西北大学在石墨烯研究与产业化方面获得多项突破,使电池体积缩小、容量增加成为可能。目前该课题组完成了批产量500公斤的石墨烯改性石墨锂电负极材料工业化放大试验,产品性能达到了国标高性能石墨负极材料指标。同时,该实验室制备出多种超过1000mAh/g石墨烯锂电池负极材料,与国际研究水平同步。

  扶持政策酝酿加码 石墨烯产业发展或加速

  继《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》出台之后,工信部再度酝酿多项举措,以引导和扶持石墨烯产业发展,包括突破一批重点和应用的关键技术、积极推动石墨烯材料示范应用、加强石墨烯标准体系建设、搭建产业创新平台等多个层面。

  【机构研究】

  中泰证券:石墨烯,聚光灯下的产业化之路

  【个股解析】

  石墨烯10只概念股价值解析