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陶瓷電容新聞
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基於石墨烯和共價有機骨架的高性能電容材料

     超級電容器(qi)因其功率(lv)密度高、充放(fang)電(dian)時(shi)間(jian)短、循(xun)環(huan)壽命(ming)長的(de)優點(dian)廣(guang)泛應(ying)用(yong)於(yu)儲(chu)能領(ling)域。大多(duo)數商用超(chao)級(ji)電容器使(shi)用多孔(kong)活(huo)性(xing)炭(tan)作為儲能材(cai)料(liao),重(zhong)量電容(rong)密(mi)度(du)在(zai)100-200 F g1左(zuo)右。

      為(wei)了提高超級電容器的能(neng)量(liang)密度,近年來(lai)對(dui)石(shi)墨(mo)烯電容材料展開了大(da)量的研究。雖(sui)然(ran)石墨烯的理論(lun)電容密度可以高達550 F g1,但(dan)是(shi)在實際(ji)使用中(zhong),石墨烯納米(mi)片層極(ji)易發生(sheng)再堆(dui)疊(die),減少可(ke)被電解(jie)質離(li)子吸(xi)附的麵(mian)積(ji)。目(mu)前大多數(shu)用於超級電容器的石墨烯材料的電容密度隻(zhi)能達到100-270(水(shui)相(xiang)電解質(zhi))或(huo)者70-120(有機相電解質)F g1。

      避(bi)免石墨烯納米片(pian)層再堆疊的關鍵(jian)是破(po)壞它們(men)間的範(fan)德華(hua)力。有兩(liang)種方(fang)法(fa)可以做(zuo)到(dao):一(yi)是增(zeng)加(jia)納米片層(ceng)間的物(wu)理(li)距(ju)離,二是通過(guo)化學(xue)改性讓(rang)石墨烯片層相互排斥(chi)。但是這(zhe)兩種(zhong)方法也(ye)同(tong)時帶來各種負(fu)麵的問題。物理分(fen)離會增加石墨烯片層間的空(kong)隙(xi),減低材料的體積電容密度。化(hua)學改(gai)性通常需要引入含氧(yang)功能團或是贗(yan)電容材料,這些都會降(jiang)低電容器功率密度和(he)循環壽命。

      最(zui)近的研究顯示(shi)在石墨烯(xi)片層間添(tian)加納米尺(chi)度的墊(dian)片(比(bi)如:納米管,納米顆(ke)粒,長鏈(lian)有(you)機分子(zi),二(er)維(wei)納(na)米材料)可以(yi)部(bu)分解決再堆疊問題(ti)。但是目前(qian)還沒(mei)有最優的墊片選擇(ze)。

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