石墨烯超級電容器...ppt

石墨烯超級電容器 理研16022016200927程家興 Graphenesupercapacitor 超級電容器簡介 PART 石墨烯超級電容器簡介 柔性固體石墨烯超級電容器簡介 什么是超級電容器 超級電容器是介于傳統(tǒng)電容和二次電池的一種電化學(xué)儲能裝置 具有充放電時間短 使用壽命長 節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn) 根據(jù)儲存機(jī)理不同可以分為雙電層超級電容器 贗電容超級電容器和非對稱超級電容器 超級電容器結(jié)構(gòu)組成 集流體作用 傳遞和收集電荷涉及材料 石墨材料 泡沫鎳 不銹鋼網(wǎng)等電解液水系 酸性 硫酸 堿性 KOH 和中性 硫酸鈉 有機(jī)系 季銨鹽 鋰鹽 有機(jī)溶劑凝膠 PVA H2SO4 PVA H3PO4隔膜涉及材料 多孔PE PP 電極材料 超級電容器工作電極所采用的電極材料是進(jìn)行能量儲存的關(guān)鍵 是決定超級電容器性能的核心影響因素 超級電容器和電池的比較 提升超級電容器性能的關(guān)鍵是選用合適的電極材料 什么是石墨烯 石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀的新材料 碳原子之間相互連接成六角網(wǎng)格 鉛筆里用石墨就相當(dāng)于無數(shù)層石墨烯疊在一起 什么是石墨烯超級電容器 相對于活性炭 石墨烯材料具有很高的比表面積和更加優(yōu)異的導(dǎo)電性 其特殊的平面二維結(jié)構(gòu)使其具有更具豐富的微觀結(jié)構(gòu) 因此石墨烯非常適合作為超級電容器電極材料 石墨烯超級電容器幾大研究熱點(diǎn) 美國研制超級電池 幾秒鐘內(nèi)完成手機(jī)充電 美國科學(xué)家最新研制一種超級電池 它們被稱為微型石墨烯超級電容 其充放電速度比普通電池快1000倍 這種超級電池是采用單原子厚度的碳層構(gòu)成 能夠很容易制造并整合為器件 未來可以制造更加輕薄的手機(jī) 科學(xué)家使用DVD燒錄技術(shù)制造微型超級電池 其充放電能力是普通電池的上千倍 什么是柔性固體石墨烯超級電容器 美國阿克倫大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院鞏雄教授與蘭州大學(xué)功能有機(jī)分子化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張浩力教授合作 采用簡單的抽濾方法制備了具有自支持特性的石墨烯凝膠膜 該石墨烯凝膠具質(zhì)量小 高柔性 高導(dǎo)電性的特點(diǎn) 使用該自支持石墨烯電極組裝制備了柔性固體超級電容器 該柔性固體超級電容器具有優(yōu)異的電容性能 好的循環(huán)穩(wěn)定性及可彎曲的特性 SSG 自堆疊溶劑化石墨烯 膜的制備 SSG 自堆疊溶劑化石墨烯 膜的制備 掃描電鏡圖表面SSG膜擁有光滑的表面 橫截面電鏡圖表明SSG膜有均勻的層狀結(jié)構(gòu) 柔性固體石墨烯超級電容器的制備 柔性固體石墨烯超級電容器的電化學(xué)性能 循環(huán)伏安曲線表明 該電容器具有理想的雙電層電容 柔性固體石墨烯超級電容器的電化學(xué)性能 根據(jù)公式Cs 4 I t m V 計(jì)算電容 在電流密度為0 5A g時Cs 250F g 在1A g的電流密度下 Cs保持在245F g 這是其原始值的98 此外 在20A g的電流密度下 固態(tài)超級電容器仍然具有 145F g的Cs 柔性固體石墨烯超級電容器的機(jī)械性能 在不同的彎曲角度下 柔性固態(tài)超級電容器都具有大致相同的電容行為 表明固態(tài)超級電容器具有優(yōu)良的機(jī)械性能 柔性固體石墨烯超級電容器的循環(huán)周期 放置后的電容器電容比剛制備出來的大 可能是由于離子在SSG膜進(jìn)一步擴(kuò)散的結(jié)果 在前2000次充放電過程中電容緩緩下降 在循環(huán)10000次后依然保持83 的初始容量 探究柔性固體石墨烯超級電容器潛在應(yīng)用 研究人員通過兩步旋涂方法制備了具有高太陽能轉(zhuǎn)化效率的鈣鈦礦太陽能電池 PCE 14 12 通過將鈣鈦礦太陽能電池與柔性固體超級電容器結(jié)合制備了自充電的電子設(shè)備 該設(shè)備可將太陽能電池轉(zhuǎn)化的太陽能儲存在超級電容器中供給電子設(shè)備使用 該研究成果解決了太陽能電池的使用受時間 天氣和地理位置限制的問題 也為柔性及可穿戴電子設(shè)備提供能源供應(yīng) 石墨烯超級電容器存在的問題 與鋰