中國科學(xué)院金屬所在電化學(xué)電容器儲能研究取得新進展

電化學(xué)電容器具有可快速充電、工作溫度范圍寬、安全性能高等優(yōu)點，可用作大功率電源，在混合電動汽車、備用電源、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域都具有廣闊的發(fā)展前景。然而電化學(xué)電容器相比于電池其能量密度較低，即單位體積內(nèi)儲存的能量低，限制了其更廣泛的應(yīng)用。近日，中國科學(xué)院金屬研究所與英國倫敦大學(xué)學(xué)院及香港大學(xué)合作，在《自然-能源》(Nature Energy) 在線發(fā)表題為“可調(diào)層間距、高效孔利用石墨烯薄膜的電化學(xué)電容儲能研究”論文，在提高電化學(xué)電容器體積能量密度方面取得新進展。

研究人員制備了不同比例的氧化石墨烯和熱膨脹還原石墨烯的混合溶液，經(jīng)過真空抽濾，得到片層間距可調(diào)節(jié)的復(fù)合石墨烯基薄膜。通過調(diào)控片層間距，當(dāng)電極材料的孔隙尺寸與電解液的離子尺寸相匹配時，孔隙的空間利用達(dá)到了最優(yōu)化，從而極大提高了體積能量密度。在此基礎(chǔ)上，科研人員設(shè)計了全固態(tài)柔性電化學(xué)電容器，并進一步發(fā)展了智能器件，根據(jù)實際需求改變電路連接方式，實現(xiàn)了不同的輸出效果。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目資助。