世界上完美的儲能器件在哪里？鉛酸和鎳氫電池性能較低，鋰電池既不耐用又不安全還無法快速充放電，而現(xiàn)在的超級電容能量密度也不夠高，怎么辦？中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所昨天在國際頂級科學(xué)期刊《科學(xué)》（Science）上發(fā)表其與北京大學(xué)等合作完成的最新發(fā)明：誠邀“當(dāng)前材料界最炙手可熱的超級明星”石墨烯“加盟”，擔(dān)任超級電容器的電極材料，并為其巧妙設(shè)計結(jié)構(gòu)、有效提升性能——堪稱“多項全能”的下一代高性能超級電容器就此誕生！
新型超級電容到底有多厲害？科研人員舉例說，曾在世博園區(qū)成功運營的超級電容大巴，一次充電90秒可行駛7公里，而采用石墨烯的新型超級電容，充電7秒便能跑上35公里；至于目前使用鉛酸電池的助動車電瓶，分量很重，充滿電要好幾個小時，若換用石墨烯的新型超級電容，不僅可以大大減輕重量，而且一次充電只需10秒。
超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的電化學(xué)儲能裝置，我們對它其實并不陌生：近到公交車、電子玩具、應(yīng)急照明燈、智能電網(wǎng)，遠(yuǎn)到發(fā)電站、坦克、電磁炮、激光武器等等，均有其用武之地。據(jù)國際研究數(shù)據(jù)，2014年全球超級電容器市場規(guī)模已達(dá)11億美元，至2018年市場規(guī)?？赏_(dá)到35億美元。
理想的儲能器件，本領(lǐng)不外乎這幾樣：高能量密度——能儲很多電，高功率密度——可快速充放電，長壽命，安全可靠，價格低廉。目前的超級電容器，其他都不賴，唯獨有個致命缺點——能量密度低，總嫌儲電不夠多。黃富強(qiáng)研究員、陳一葦教授、林天全博士等反復(fù)構(gòu)想與實驗，終于找到了突破瓶頸的策略：在電極上引入“神奇材料”石墨烯，為其“量身定制”了學(xué)名為“氮摻雜的有序介孔”的“最佳造型”，解決了快速充放電與大量存儲電的矛盾，將能量密度一下子提高了3倍多；在電解液上，用無毒、安全環(huán)保、價廉的水溶液取代有毒、易燃易爆、昂貴的有機(jī)溶液。課題組預(yù)期，新型石墨烯超級電容器可采用低成本制備，實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，有望成為儲能器件界的“新星”。下一步，研究人員將繼續(xù)挑戰(zhàn)其能量密度極限，爭取讓超級電容儲上更多電——未來某一天，沒準(zhǔn)手機(jī)等隨身電器都能用上安全的超級電容，充電時間可以“滴答”來計。
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