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基于石墨烯和共價有機骨架的高性能電容材料

     超級電容器因其功率密度高、充放電時間短、循環壽命長的優點廣泛應用于儲能領域。大多數商用超級電容器使用多孔活性炭作為儲能材料,重量電容密度在100-200 F g1左右。

      為了提高超級電容器的能量密度,近年來對石墨烯電容材料展開了大量的研究。雖然石墨烯的理論電容密度可以高達550 F g1,但是在實際使用中,石墨烯納米片層極易發生再堆疊,減少可被電解質離子吸附的面積。目前大多數用于超級電容器的石墨烯材料的電容密度只能達到100-270(水相電解質)或者70-120(有機相電解質)F g1。

      避免石墨烯納米片層再堆疊的關鍵是破壞它們間的范德華力。有兩種方法可以做到:一是增加納米片層間的物理距離,二是通過化學改性讓石墨烯片層相互排斥。但是這兩種方法也同時帶來各種負面的問題。物理分離會增加石墨烯片層間的空隙,減低材料的體積電容密度。化學改性通常需要引入含氧功能團或是贗電容材料,這些都會降低電容器功率密度和循環壽命。

      最近的研究顯示在石墨烯片層間添加納米尺度的墊片(比如:納米管,納米顆粒,長鏈有機分子,二維納米材料)可以部分解決再堆疊問題。但是目前還沒有最優的墊片選擇。

信息來自:鉭電容  AVX鉭電容


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