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我國石墨烯超級電容器技術取得重大突破
更新時間:2018-05-28 瀏覽數:

超級電容產業網 2018-05-28

2018年5月25日,“基于石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓超級電容技術成果鑒定會”在江蘇南通成功召開。此次鑒定會由清華大學、江蘇中天科技股份有限公司、中天儲能科技有限公司、上海中天鋁線有限公司聯合組織,中國電工技術學會主辦,中國超級電容產業聯盟大力支持。

鑒定專家組集中了我國在碳電極材料、離子液體、電容器件、下游電力、車輛及風電應用領域的著名專家學者。中國超級電容產業聯盟理事長、楊裕生院士為鑒定專家組主任委員。

此次鑒定會鑒定成果包括:(1)提出了基于石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓超級電容技術;(2)研發了高強度、超輕全鋁與復合鋁基泡沫集流體,填補了國內空白,技術指標優于國外產品;(3)開發了石墨烯漿料制作、注漿于集流體、壓制集流體等極片制作新工藝,極片密度為10-15 mg/cm2, 研制了石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓雙電層超級電容器。100F-200F器件的體積能量密度達23Wh/L,500F器件的體積能量密度達16Wh/L。40C充電時能量密度是5C充電時能量密度的90%以上;(4)提出采用γ丁內酯與EMIBF4電解液配方,使用溫度可低至-70℃。全鋁泡沫集流體與電容器均通過了權威機構檢測。鑒定專家組認為“該技術達到國際領先水平”。

清華大學騫偉中教授匯報相關技術成果

超級電容器著名專家,防化研究院曹高萍研究員認為,傳統的活性炭電容器件只有做的很大,才能將電容器內輔件材料的占比攤薄,能量密度才能提高。9000F左右器件的能量密度約為6-8Wh/kg或9-10Wh/L。本次技術鑒定中小型器件達到這么高的技術指標,非常不容易。本次技術開發負責人、中國超級電容產業聯盟副秘書長、清華大學化工系騫偉中教授介紹,體積能量密度高的超級電容器,主要面向未來的車用、航天等對器件體積要求嚴格的領域。國際上已經在細化不同容量的電容器在車輛的轉向、聲頻系統、啟停、剎車回收能量等的應用路線圖,我國要奮起直追。

我國在離子液體生產與石墨烯規模制備方面有很好的產業基礎,但離子液體用作電解液需要解決低溫性能,石墨烯用于電容器,需要解決堆積密度小、吸液量大、傳統極片加工工藝不太適用的難題。為此,騫偉中教授在清華大學化工系開辟了”輕金屬結構材料”研究方向,帶領中天-清華研發團隊,攻關了全新的全泡沫鋁制備技術,開發的全鋁泡沫集流體同時具有強度高、密度小、空隙率大、化學穩定性高等多重優勢。該新材料不但可以應用到雙電層電容、電池電容、鋰離子電池等廣闊的新能源領域,還具有減重、抗高速振動、高通量氣流的快速傳熱與超快變速的壓力釋放等重要的航天與國防用途。

本次技術開發中的石墨烯材料由中國超級電容產業聯盟成員單位,北京北方國能科技有限公司提供。該石墨烯技術研發負責人、清華大學魏飛教授認為,石墨烯與碳納米管這類SP2雜化的狄拉克碳材料,具有大比表面積、超快輸運與超高結晶性的本質特性,是運用于高電壓(4V)超級電容體系的關鍵。魏飛教授還建議,要對接各類應用,還需要企業重視電源管理技術的研發,要有國際視野。

石墨烯的制備與應用研發長期是國際熱點,是我國新材料科技“十三五”規劃中的重要方向,超級電容器也是我國新能源領域的重要發展方向。楊裕生院士督促加快該技術的工程化與應用研發,并針對泡沫集流體的開發工藝,提出了大量寶貴的優化改進意見,項目團隊正在抓緊落實。工業和信息化部電子信息司王威偉處長出席鑒定會并致重要講話,肯定了我國這幾年超級電容器領域取得的長足進步,期望超級電容器行業的技術開發與應用要緊密結合,把行業越做越大。


來源:中國超級電容產業聯盟秘書處

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