新型可折叠石墨烯电池:5000次充电后可保持97.8%的电容

  访故人        2020-02-20 16:58:55

参考消息网2月19日报道外媒称,日前刊登在英国《自然·能源》杂志上的一项研究成果显示,科学家利用此前的发现创造出了一种能够存储能量的新型石墨烯折叠装置。


据西班牙《世界报》网站2月17日报道,2004年,来自英国曼彻斯特大学的两名研究人员安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,从石墨上剥离出非常薄的石墨烯碳层。事实证明,超薄的石墨烯具有柔韧性,是良好的热和电导体,比纸更轻,却比钢坚硬200倍。


报道称,在第一阶段的研究和分类之后,围绕石墨烯的研究开始停滞不前。石墨烯的实际使用也举步维艰,这在很大程度上是因为其令人着迷的主要特性之一—超强硬度也使其很难加工。


不过,近几年石墨烯再次成为焦点。2018年,美国麻省理工学院的西班牙科学家巴勃罗·哈里略-埃雷罗团队发现,当两层石墨烯以一个“神奇角度”缠扭在一起时,就会表现出非常规的超导电性。


报道称,由此,一条全新的研究路线被打开了。如今,英国伦敦大学学院的科学家利用此前的发现创造出一种能够存储能量的新型石墨烯折叠装置。这种超级电容器最多可以180度对折而不损失性能,并且在经过5000次充电后仍可保持97.8%的电容。


这种超级电容器的尺寸为6厘米,由两个电极组成,中间的胶片被用作传递电荷的介质。研究人员已经利用这种装置成功点亮了数十个LED灯。新成果解决了电池制造中反复出现的问题:难以在小空间中存储大能量。


研究人员指出:“我们采用了能使我们的超级电容器在具有高功率密度的同时又具有高能量密度的材料。通常情况下,只具备其中一个特征是可以实现的,但同时具备两个特征无疑是一个重大进展。”


石墨烯基电化学电容器储能研究取得进展


电化学电容器具有可快速充电、功率高、循环寿命长、工作温度范围宽、安全性能高等优点,可用作大功率电源,在混合电动汽车、备用电源、便携式电子设备等领域都具有广阔的发展前景。然而电化学电容器相比于电池其能量密度较低,即单位体积内储存的能量低,限制了其更广泛的应用范围,尤其是在便携式智能设备中的应用,需要进一步提高体积能量密度。近日,中国科学院金属研究所与英国伦敦大学学院合作,在《自然-能源》(Nature Energy)在线发表题为《可调层间距、高效孔利用石墨烯薄膜的电化学电容储能研究》(Tuning the interlayer spacing of graphene laminate films for efficient pore-utilization towards compact capacitive energy storage)的研究论文。

新型可折叠石墨烯电池:5000次充电后可保持97.8%的电容

研究人员制备了不同比例的氧化石墨烯和热膨胀还原石墨烯的混合溶液,经过真空抽滤,得到片层间距可调节的复合石墨烯基薄膜。通过调控片层间距,实现了优化整个电极材料孔隙率的效果。当电极材料的孔隙尺寸与电解液的离子尺寸相匹配时,孔隙的空间利用达到了最优化,从而极大化了体积能量密度。在此基础上,科研人员设计了全固态柔性电化学电容器,石墨烯薄膜电极材料本身良好的弯折性能,保证了整个器件的柔性,并进一步发展了智能器件,通过根据实际需求改变电路连接方式,实现了不同的输出效果。

新型可折叠石墨烯电池:5000次充电后可保持97.8%的电容

该合作研究的实验工作由英国伦敦大学学院博士李庄男在中科院金属所合作研究完成,所有作者共同参与了数据分析、讨论及论文撰写工作。李庄男为第一作者,李峰、Ivan Parkin、郭正晓为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院等资助。


来源:金属研究所参考消息网

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

免责声明

我来说几句

不吐不快,我来说两句
最新评论

还没有人评论哦,抢沙发吧~

为您推荐