科學家用石墨烯制造出超級電容

石墨烯 劉霞 科技日報

  據每日科學網站近日報道,澳大利亞科學家用石墨烯制造出了一種更致密的超級電容,其使用壽命可與傳統電池相媲美,且能量密度為現有超級電容的12倍,可廣泛應用于可再生能源存儲、便攜式電子設備以及電動汽車等領域。相關研究發表在最新一期的《科學》雜志上。

  超級電容一般由多孔的碳組成,其中灌滿了液體電解質(其主要作用是負責傳輸電荷)。超級電容的最大優勢是使用壽命長和充電快捷,但其缺點也很明顯,那就是能量密度比較低,目前的超級電容的能量密度僅為5—8小時瓦/升,這意味著超級電容要做得很大或者必須經常充電。

  現在,莫納什大學材料工程學教授李丹(音譯)領導的研究團隊研制出了一種能量密度為60小時瓦/升的超級電容,其能量密度可為目前的超級電容的12倍左右。李丹團隊將目光投向了材料界的后起之秀石墨烯。因為石墨烯的化學性能非常穩定,而且導電性能卓越。

  李丹團隊利用他們以前研發出的一種適應性石墨烯凝膠薄膜來制造新型超級電容中的致密電極。另外,他們使用傳統超級電容內的導體——液體電解質來控制亞納米尺度的石墨烯薄片之間的間隔。這種液體電解質有兩個作用:保持石墨烯薄片之間的微小間距以及導電。

  與傳統“硬”的多孔碳很多不必要的大“孔”浪費了不少空間不同,李丹團隊使用石墨烯薄片制成的電極,在沒有損害多孔性的同時也讓能量密度達到了最大值。他們使用的方法與傳統造紙過程中使用的方法類似,這意味著這一方法很容易進行工業升級而且也具有成本優勢。