石墨烯Mesosponges穩(wěn)定超級(jí)電容器

日本東北大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有更高電壓和更好穩(wěn)定性的超級(jí)電容器材料。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。超級(jí)電容器是可充電的能量存儲(chǔ)設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用，從機(jī)械到智能電表。它們提供了許多優(yōu)于電池的性能，包括更快的充電和更長(zhǎng)的壽命，但缺點(diǎn)是，它們無(wú)法存儲(chǔ)大量的能量。

科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋找能夠滿(mǎn)足汽車(chē)等能源密集型應(yīng)用要求的超級(jí)電容器材料。因此，東北大學(xué)材料科學(xué)家HirotomoNishihara博士及其同事與超級(jí)電容器生產(chǎn)公司TOCCapacitorCo.合作開(kāi)發(fā)了一種在高壓和高溫條件下具有高穩(wěn)定性的材料。

在這項(xiàng)研究中，Nishihara的團(tuán)隊(duì)從石墨烯mesosponge的連續(xù)三維框架制作了一張“紙”，這是一種含有納米級(jí)孔隙的碳基材料。該材料的一個(gè)關(guān)鍵特征是它是無(wú)縫的-它含有極少量的碳邊緣，因而非常穩(wěn)定。研究人員使用電子顯微鏡和一系列物理測(cè)試（包括X射線(xiàn)衍射和振動(dòng)光譜技術(shù)）研究了材料的物理特性。他們還測(cè)試了商業(yè)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(zhǔn)。他們發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)有機(jī)電解質(zhì)中，它們的材料在60℃的高溫和3.5伏的高電壓下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

值得注意的是，它在25°C和4.4伏特時(shí)表現(xiàn)出超高的穩(wěn)定性，是傳統(tǒng)活性炭和其他石墨烯基材料的2.7倍。因?yàn)槭┲虚g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(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)雖然在常溫下穩(wěn)定，但是通常電池尤其是超級(jí)電容器的使用溫度和環(huán)境往往不太可控。這項(xiàng)研究的成果還有待驗(yàn)證，不過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)的累積終將引起質(zhì)變，我們很期待未來(lái)的質(zhì)變。