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我国石墨烯超级电容器技术取得重大突破
更新时间:2018-05-28 浏览数:

超级电容产业网 2018-05-28

2018年5月25日,“基于石墨烯-离子液体-铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术成果鉴定会”在江苏南通成功召开。此次鉴定会由清华大学、江苏中天科技股份有限公司、中天储能科技有限公司、上海中天铝线有限公司联合组织,中国电工技术学会主办,中国超级电容产业联盟大力支持。

鉴定专家组集中了我国在碳电极材料、离子液体、电容器件、下游电力、车辆及风电应用领域的著名专家学者。中国超级电容产业联盟理事长、杨裕生院士为鉴定专家组主任委员。

此次鉴定会鉴定成果包括:(1)提出了基于石墨烯-离子液体-铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术;(2)研发了高强度、超轻全铝与复合铝基泡沫集流体,填补了国内空白,技术指标优于国外产品;(3)开发了石墨烯浆料制作、注浆于集流体、压制集流体等极片制作新工艺,极片密度为10-15 mg/cm2, 研制了石墨烯-离子液体-铝基泡沫集流体的高电压双电层超级电容器。100F-200F器件的体积能量密度达23Wh/L,500F器件的体积能量密度达16Wh/L。40C充电时能量密度是5C充电时能量密度的90%以上;(4)提出采用γ丁内酯与EMIBF4电解液配方,使用温度可低至-70℃。全铝泡沫集流体与电容器均通过了权威机构检测。鉴定专家组认为“该技术达到国际领先水平”。

清华大学骞伟中教授汇报相关技术成果

超级电容器著名专家,防化研究院曹高萍研究员认为,传统的活性炭电容器件只有做的很大,才能将电容器内辅件材料的占比摊薄,能量密度才能提高。9000F左右器件的能量密度约为6-8Wh/kg或9-10Wh/L。本次技术鉴定中小型器件达到这么高的技术指标,非常不容易。本次技术开发负责人、中国超级电容产业联盟副秘书长、清华大学化工系骞伟中教授介绍,体积能量密度高的超级电容器,主要面向未来的车用、航天等对器件体积要求严格的领域。国际上已经在细化不同容量的电容器在车辆的转向、声频系统、启停、刹车回收能量等的应用路线图,我国要奋起直追。

我国在离子液体生产与石墨烯规模制备方面有很好的产业基础,但离子液体用作电解液需要解决低温性能,石墨烯用于电容器,需要解决堆积密度小、吸液量大、传统极片加工工艺不太适用的难题。为此,骞伟中教授在清华大学化工系开辟了”轻金属结构材料”研究方向,带领中天-清华研发团队,攻关了全新的全泡沫铝制备技术,开发的全铝泡沫集流体同时具有强度高、密度小、空隙率大、化学稳定性高等多重优势。该新材料不但可以应用到双电层电容、电池电容、锂离子电池等广阔的新能源领域,还具有减重、抗高速振动、高通量气流的快速传热与超快变速的压力释放等重要的航天与国防用途。

本次技术开发中的石墨烯材料由中国超级电容产业联盟成员单位,北京北方国能科技有限公司提供。该石墨烯技术研发负责人、清华大学魏飞教授认为,石墨烯与碳纳米管这类SP²杂化的狄拉克碳材料,具有大比表面积、超快输运与超高结晶性的本质特性,是运用于高电压(4V)超级电容体系的关键。魏飞教授还建议,要对接各类应用,还需要企业重视电源管理技术的研发,要有国际视野。

石墨烯的制备与应用研发长期是国际热点,是我国新材料科技“十三五”规划中的重要方向,超级电容器也是我国新能源领域的重要发展方向。杨裕生院士督促加快该技术的工程化与应用研发,并针对泡沫集流体的开发工艺,提出了大量宝贵的优化改进意见,项目团队正在抓紧落实。工业和信息化部电子信息司王威伟处长出席鉴定会并致重要讲话,肯定了我国这几年超级电容器领域取得的长足进步,期望超级电容器行业的技术开发与应用要紧密结合,把行业越做越大。


来源:中国超级电容产业联盟秘书处