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迄今為止能量密度和功率密度最高值！高性能石墨烯基鋰離子電容器出世

2022-05-12 14:09:46來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：104 評論

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導(dǎo)讀：鋰離子電容器這種混合電容器，不僅擁有可以反復(fù)充放電的雙電層電容器，同時還具備鋰離子二次電池的高容量密度，還擁有在85℃環(huán)境下也可使用的高溫可靠性，并且鋰離子電容器不含會污染環(huán)境的重金屬，是一種環(huán)保電容器。

　　到如今，超級電容器已經(jīng)較為成熟，這種介于電容器與電池之間的一種產(chǎn)品已被人熟知。而鋰離子電容器就是一種介于鋰離子電池和超級電容器之間的一種儲能器件，其主要原理就在于通過負極預(yù)先摻雜鋰離子，使得負極電位幾乎與鋰電位相匹配，由此可以顯著提升器件的工作電壓到3.8甚至4V以上。
 
　　鋰離子電容器這種混合電容器，不僅擁有可以反復(fù)充放電的雙電層電容器，同時還具備鋰離子二次電池的高容量密度，還擁有在85℃環(huán)境下也可使用的高溫可靠性，并且鋰離子電容器不含會污染環(huán)境的重金屬，是一種環(huán)保電容器。
 
　　鋰離子電容器作為一種有效結(jié)合鋰離子電池與超級電容器的新型電化學(xué)儲能器件，有效彌補了鋰離子電池和超級電容器之間的性能差異。電極材料作為鋰離子電容器的重要組成部分，是影響鋰離子電容器性能的關(guān)鍵因素。
 
　　精細的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程被認為是提高電極材料電化學(xué)性能的有效方式之一。近日，中國科學(xué)院電工研究所研究員馬衍偉團隊聯(lián)合中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)?，提出了一種通用靜電自組裝策略，他們在還原氧化石墨烯上原位生長了MnO復(fù)合納米材料(rGO/MnO)，并通過深入的原位實驗表征以及理論計算，證實了這種復(fù)合納米材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較強的界面作用和良好的儲鋰動力學(xué)。
 
　　并且由于rGO/MnO復(fù)合納米材料具有高電荷轉(zhuǎn)移速率、豐富的反應(yīng)位點以及穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，基于rGO/MnO復(fù)合納米材料制備的電極具有高比容量、優(yōu)異的倍率性能以及長循環(huán)穩(wěn)定性。因此這種復(fù)合納米材料可作為高性能鋰離子電容器理想的負極材料。
 
　　通過將這種高性能石墨烯基復(fù)合材料作為負極與活性炭正極進行組裝，研究團隊成功制備出了柔性固態(tài)的鋰離子電容器。在測試后發(fā)現(xiàn)，這一電容器基于電極活性材料總質(zhì)量的能量密度最高達到194Wh/kg，功率密度最高可達40.7kW/kg。
 
　　這是迄今為止所報道柔性固態(tài)鋰離子電容器能量密度和功率密度的最高值。在10000次充放電循環(huán)后，鋰離子電容器的容量保持率可達77.8%，并且安全性能高。研究團隊表示，這一項研究提出的金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料設(shè)計策略在高能量密度和高功率密度的柔性鋰離子電容器中具有很好的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進功能材料》上。
 
　　原標(biāo)題：迄今為止能量密度和功率密度最高值！高性能石墨烯基鋰離子電容器出世
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