2013-12-23 07:52
超级电容器作为新型储能器件，具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点，但其能量密度一直受限于电极材料的性能。中科院电工所马衍伟课题组通过金属镁热还原二氧化碳气体，成功制备出富含孔道结构的石墨烯电极材料。
基于此石墨烯研制的超级电容器，在水系和有机电解液中表现出优异的功率特性和循环寿命，在功率密度为1 kW/kg的时候，能量密度高达80 Wh/kg，远高于目前商业化活性炭基超级电容器；并且当功率密度达到20 kW/kg时，能量密度仍能保持在33 Wh/kg。结果表明该石墨烯基超级电容器在高功率/高能量密度的动力储能器件上具有广阔的应用前景。相关成果发表在Nature旗下期刊Scientific Reports杂志(Sci. Rep., 2013, 3: 3534)。
此外，通过控制热还原反应温度，课题组还首次实现了对不同结构碳纳米材料的可控制备，其中包括管状碳纳米结构和中空碳纳米盒子。该项工作对宏量可控制备碳纳米材料具有指导意义。
相关研究工作得到北京市科委和中国科学院项目的支持。
(a-b)石墨烯透射电镜照片；(c-d)管状碳纳米结构透射电镜照片；(e-f)中空碳纳米盒子透射电镜照片
(A-C)石墨烯的形成图示；(D-E)管状碳纳米结构的形成图示；(G-I)中空碳纳米盒子的形成图示
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