登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
石墨烯是当前炙手可热的新材料,但氧化还原法制石墨烯的历史却由来已久。早在1958年,Hummers便以天然石墨、高锰酸钾和浓硫酸为原料,通过液相氧化插层成功合成了氧化石墨,成为制备氧化石墨的经典方法,2007年,美国Ruoff教授团队通过对氧化石墨进行液相剥离和化学还原,成功制得石墨烯粉体,将氧化石墨与石墨烯跨时空连接起来,而中国科学院山西煤炭化学研究所(以下简称山西煤化所)的石墨烯研发也始于这一年。2010年,诺贝尔物理学奖众望所归颁给石墨烯发现者,石墨烯的研究与产业热潮由此拉开帷幕。短短十年间,石墨烯正走向新材料领域的巅峰。
“爆米花”式制备过程
众所周知,石墨是由石墨烯层层堆叠而成的晶体,氧化还原法的思路即是基于此。既然石墨烯是其基本结构单元,我们要做的就是把它剥开。但石墨是惰性物质,层间结合力强,直接剥离难度大。因此,我们考虑先对石墨氧化插层,获得氧化石墨中间体,晶体层间距由0.335nm扩大到0.6~0.8nm,且层间插入大量含氧官能团和水分子。氧化石墨反应活性很高,对其快速热膨胀,官能团则分解产气形成内压,克服层间范德华力做功,于是就像手风琴一样被拉开,得到单层或少数几层的石墨烯,整个过程类似于“爆米花”。此外,氧化石墨因含氧官能团修饰而具有较强亲水性,在水中极易超声剥离形成氧化石墨烯悬浮液,也是一类极具价值的石墨烯材料。
氧化还原法制石墨烯的化学过程较为简单,易于实现公斤至吨级粉体的量化制备。与物理法和液相插层法相比,同等石墨原料所得石墨烯的剥离效果一般更好,平均层数通常在10层以内,比表面积大于300m2/g。但是,氧化过程会破坏石墨烯的部分晶体结构,引入官能团和缺陷位,因此其导电性将受一定影响。然而,这些官能团和缺陷也可提升石墨烯的表面活性和润湿性,有助于石墨烯在液相和固相中的分散,提高复合材料的界面相容性和整体性能。从表观上看,当采用热还原路线时,所得石墨烯比物理法和液相插层石墨烯更蓬松,通常堆密度都低于5g/L,这一方面佐证了石墨烯的剥离效果好,另一方面也给加工利用增加了难度。
工业级氧化还原石墨烯制备与实验室制备显著不同。在山西煤化所中试实践中,我们将石墨烯制备过程划分为氧化合成、分离纯化、干燥制粉和膨化炭化主体工艺段。上述均为基本的化工单元操作,但由于石墨烯二维结构和纳米材料特殊性,生产工艺和装备开发仍面临诸多挑战。例如,氧化段涉及强酸和强氧化环境,伴随剧烈放热,体系稠而不粘,给反应器设计加工带来难题。山西煤化所在反应器选材和结构设计方面做了大量工作,有效解决了防腐和散热矛盾,反应过程更平稳、安全。在纯化段,氧化石墨在水中吸水性强,pH值升高易凝胶化,与水密度差小,片状颗粒易堵孔,给固液分离带来巨大难题。针对物料特点,山西煤化所设计了分段串联与循环工艺,并自主研发了连续纯化装置,可高效脱除氧化石墨中杂离子,保障石墨烯终端产品纯度。此外,还成功开发干燥制粉和膨化炭化段专用装备,保障了石墨烯的高效、连续、低能耗和安全生产。
储能优势
完美的石墨烯是一种二维的碳原子晶体,其理论比表面积高达2630m2/g,常温下电子迁移率超过15000cm2/Vs,比纳米碳管或硅晶体高,电阻率只有10-6Ω˙cm,比铜或银更低。同时,石墨烯还拥有开放的表面、优异的载流子传输能力和独特的电荷存储机制,为储能新材料的开发打开了新视野。
举例来讲,超级电容器采用表面储能机制,依靠材料表面与电解液间形成双电层来存储电能,而石墨烯的“开放”结构易与电解液充分接触,可大幅提高原子利用效率。石墨烯层间缝隙可为电解液提供缓冲空间,为离子迁移提供顺畅通道,有望提升器件能量密度。此外,石墨烯面内共轭π电子可为电荷传输提供低阻通道,降低储能器件的内阻,大幅提高其功率密度,实现大电流快速充放电。因此,石墨烯新材料的引入有望突破商业化电容炭的储能极限,通过产业链渗透推动超级电容器领域的技术进步。
氧化还原法所制石墨烯表面和边缘通常含有大量的结构缺陷,如官能团和晶格缺陷等,在电化学储能领域可发挥独特的作用。首先,这些缺陷自身即为电化学储能的活性位点,为超级电容器提供丰富的赝电容,为锂离子提供嵌入位;其次,经进一步表面化学反应,可被非金属杂原子修饰,从而实现其酸碱性调控与电子改性,为电化学储能带来全新的表/界面性能;最后,依托其典型二维碳原子sp2共轭结构和表面缺陷“锚接”作用,石墨烯也可成为纳米氧化物、硅负极颗粒、导电聚合物等电化学活性材料的优质载体,形成石墨烯纳米复合电极。大幅提高储能元件能量和功率密度,并防止活性物质在充放电循环中的团聚或脱落,延长电池使用寿命。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月21日-23日,德梅斯特(上海)环保科技有限公司(简称:德梅斯特)作为除尘除雾分离行业领域优秀企业,携多项节能环保产品及核心技术亮相第26届中国环博会。本次展会重点推出废水低温蒸发解决方案、超净排放解决方案、水平衡治理解决方案,展示生态环保环境领域领先的创新产品组合与解决方案。德梅斯
4月10日,在第十三届储能国际峰会暨展览会上,南都电源全新发布标准20尺单箱8.338MWh储能系统CenterLMax,引领储能行业进入8MWh时代。南都CenterLMax8.338MWh储能系统搭载自研超大容量固态电池。超大容量固态电池带来的能量密度提升,再加上系统的空间极致利用设计和箱内功能结构优化,令该款储能系统
4月9日,正泰集团与上海电器科学研究所(集团)有限公司(简称“上电科”)在湖州举行战略合作签约仪式。中国电器工业协会常务副会长刘常生,上电科董事长兼总裁吴业华,正泰集团董事、总裁朱信敏等出席仪式。左右滑动查看更多根据协议,双方将围绕“技术攻关与标准引领、检验检测与全球认证、行业赋能
北极星氢能网获悉,3月3日,杭州市富阳区人民政府发布《杭州市富阳区未来产业培育行动计划(2025-2026年)》(征求意见稿),此次行动计划旨在通过前瞻布局未来产业,推动富阳区新型工业化发展,打造经济增长新引擎。氢能与储能也被列为未来六大快速发展产业之一,聚焦氢能制备设备研发和产业化布局,
加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员最近发表文章,分享了他们使用一种特定类型的塑料实现更高效能源存储的突破性工作,这种新材料可能为全球可持续能源转型提供解决方案。我们在日常生活中到处使用塑料。塑料有助于保持食物新鲜和医疗设备的无菌状态,并且为电子产品提供绝缘。事实证明,塑料还可以做
北极星售电网获悉,2月27日,河南许昌市人民政府发布政府工作报告。报告明确2025年工作总体要求和主要预期目标,其中包括积极构建新型能源体系,抓好能信热电、阳光氢能装备产业园等项目建设,实施20个源网荷储一体化项目,新增可再生能源发电装机30万千瓦以上。聚焦未来能源产业,重点发展新型储能、
新型储能迎来重大利好!不仅12大技术上榜,还将培育3#x2014;5家生态主导型企业,到2027年,实现高端化、智能化、绿色化发展。对此,有相关机构认为,2025年中国储能装机有望在2024年翻倍增长的基础上,保持较高增速,与此同时,海外市场渗透率有望提升。那么,真锂新媒就带您具体盘点一下,这新型储能1
2月17日,工业和信息化部等八部门关于印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》的通知,通知指出,推动“光伏+储能”系统在城市照明、交通信号、农业农村、公共广播、“智慧车棚”等公共基础设施融合应用,鼓励构建微型离网储能系统。原文如下:工业和信息化部等八部门关于印发《新型储能制造业高质量
尊敬的参展商:党的二十届三中全会审议通过的《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》提出“健全绿色低碳发展机制”,要求加快发展方式绿色转型,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,需进一步全面深化改革,完善绿色低碳发展经济政策,持续提升经济发展的含金量、含绿量。甘肃省积极
近日,国贸控股集团旗下海翼集团子公司厦门国贸新能源科技有限公司(以下简称“国贸新能源科技”)与嘉庚创新实验室旗下嘉庚实验室科技产业发展(厦门)有限公司举行合作签约仪式,正式宣布合资公司成立,进军氢能产业领域。国贸控股集团党委书记、董事长许晓曦,中科院院士、嘉庚创新实验室主任郑南峰
北极星电池网获悉,1月23日,福建省发展和改革委员会印发通知,公布了2025年度省重点项目名单。经省政府同意,确定2025年度省重点项目1550个,总投资4.3万亿元,年度计划投资7150亿元,其中包括多个电池产业链项目,北极星电池网特将相关电池项目整理如下:厦门新能安锂离子电池生产基地项目(一期)厦
4月24日,中天钢铁集团(南通)有限公司的10MW/20MWh储能电站项目并网仪式在中天钢铁南通园区内举行。中天钢铁(南通)有限公司常务副总经理张俊杰,中天钢铁(南通)有限公司副总经理、能控中心分管领导臧雪松,能控中心主任方神州;远东股份资深合伙人、客户官田旭,远东股份高级合伙人、高级客户经理程
2025年4月10-12日,第十三届储能国际峰会及展览会(ESIE2025)在北京·首都国际会展中心盛大召开。本届峰会由中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会、中国科学院工程热物理研究所主办,以“数智赋能产业变革,储能重塑能源格局”为主题,展览面积16万平米,近800家参展商,吸引近10万名国内外专业观
4月23日,由北极星电力网、北极星氢能网主办的2025第二届绿氢产业创新发展大会在南京圆满落幕。天合元氢凭借在绿氢技术领域创新突破及推动氢能商业化应用的突出贡献一举荣获2025“北极星杯”氢能行业影响力企业奖及氢能技术创新奖。在全球能源结构加速转型与我国“双碳”目标的推动下,绿氢产业已成为
2025年4月23-25日,第十届印尼国际太阳能展(SolartechIndonesia)在雅加达盛大举行。作为东盟最大、最具影响力的太阳能光伏及储能行业展会,印尼国际太阳能展为各参展企业提供良好的国际交流平台。清源科技携PV-ezRack旗舰系列产品精彩亮相展位A3M3-05,全方位展示公司综合实力和产品技术亮点。地面光伏
北极星储能网获悉,4月24日,鹏辉能源发布2024年度业绩报告。报告期内,公司实现营业收入79.61亿元,同比增长14.83%;归属于上市公司股东的净利润-2.52亿元。报告期末,公司资产总额168.68亿元,同比增长7.66%;归属于上市公司股东的净资产为50.88亿元,同比下降5.82%。报告显示,公司主营锂离子电池、
新电改十年历程中,“双碳”目标和体制改革双轮驱动电力领域新型经营主体完成从政策培育到市场化运营的范式转变。在建设新型电力系统背景下,高比例可再生能源并网引发的系统波动性矛盾与灵活性资源结构性短缺,催生了源网荷储协同调节的刚性需求;而全国统一电力市场体系的制度创新与多层次价格传导机
北极星储能网获悉,4月22日,中伟股份正式向香港联交所递交境外上市股份(H股)发行并上市申请并刊发申请资料。据公告显示,本次H股上市,募集到的资金将用作韩国生产基地第一期项目,以扩大镍系材料产能,预计镍系pCAM年产能为36000公吨。还将用作新能源电池材料的研发及推进。及镍系材料、钴系材料、磷
2025年3月,楚能新能源在第七届储能嘉年华上发布了全新一代472Ah大容量储能电芯。电芯的升级同时带来了系统侧产品的更新。与以往不同的是,搭载472Ah电芯的CORNEXM6系列储能预制舱涵盖了四款针对不同需求而设计的产品矩阵,具备极强的拓展性,可全方位满足不同客户群体的多样化需求。楚能新能源官方这
4月22日,由中储国能(北京)技术有限公司(以下简称:中储国能)与卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司(以下简称:卧龙电气南阳防爆)联合研制、具有完全自主知识产权的全球最大105兆瓦2极高速电机“储龙105”在河南南阳正式发布。🔼全球最大105兆瓦2极高速电机“储龙105”正式发布同日,由中国机械
北极星储能网获悉,4月24日消息,海南省发改委发布《关于明确我省电化学独立储能电站充放电价格及有关事项的通知》公开征求意见的采纳情况,在公开征求意见的时间期限内共收到22条反馈意见,经研究,采纳13条,未采纳9条。其中,反馈单位为广储文峡能源(文昌)有限公司、国电投、华能核电、大唐海南能
4月24日,上海公司国能沪电(上海)工程技术有限公司海南公司新能源发展公司琼海阳江100MW农光互补光伏发电项目工程储能系统招标公告发布,项目位于海南省琼海市阳江镇,招标范围为25MW/50MWh储能系统1套。要求2020年4月至投标截止日(以合同签订时间为准),投标人须至少具有国内单个项目容量50MWh(直
作者:梁毅韦韬殷广达黄德权单位:桂林航天工业学院汽车工程学院引用:梁毅,韦韬,殷广达,等.亲锂Ag-3D-Cu电极的设计及电化学性质[J].储能科学与技术,2025,14(2):515-524.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0758本文亮点:通过在泡沫铜表面化学镀银的方式制备具有亲锂性的Ag-3D-Cu集流体。(1)银粒
作者:刘通1,3杨瑰婷1毕辉4梅悦旎1刘硕1宫勇吉3罗文雷2单位:1.空间电源全国重点实验室,上海空间电源研究所;2.军事科学院国防科技创新研究院;3.北京航空航天大学材料科学与工程学院;4.中国科学院上海硅酸盐研究所引用:刘通,杨瑰婷,毕辉,等.高能量密度与高功率密度兼顾型锂离子电池研究现状与展望[
北极星储能网获悉,近日,哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院和郑州研究院常云飞教授、王大伟教授课题组提出一种在基体中引入二维铋层状铁电微晶以及构建复合物双层结构的协同设计方法,突破了聚合物基介电材料在储能性能提升方面的限制。相关研究成果发表在《自然通讯》(NatureCommunications)上。聚
日前,在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上,全国政协常委、经济委员会副主任苗圩曾表示,“尽管固态电池产业化仍需解决技术、工艺和成本的问题。但从当前全球研发进展来看,随着量产技术工艺逐渐成熟,2027年前后全固态电池将实现小批量生产”。固态电池企业急需产学研协同创新发展,推动技术突
随着我国经济发展进入提质升级新阶段,新质生产力已成为推动我国经济社会高质量发展的重要动力。新型储能与新质生产力有着密切的关系。新型储能是实现清洁能源高效利用和能源转型的重要手段之一,在可再生能源大规模并网、新能源汽车产业蓬勃兴起以及全球致力于实现“双碳”目标的背景下,储能技术作为
“磷酸铁锂电池#x2B;超级电容器”新型混合储能技术调频项目运行7个月以来,广东珠海金湾发电有限公司(以下简称“金湾发电公司”AGC调频累计收益3069万元,而此前,该公司的AGC调频收益不足10万元/月。作为南方区域首个将“磷酸铁锂电池”与“超级电容器”混合储能的项目,其投运既促进发电机机组节能
据武汉理工大学消息,该校材料科学与工程学院麦立强教授团队在水系锌离子电池研究方面取得新进展。团队开发了一类初层溶剂化壳层不含有机溶剂分子的复合水系电解液,克服了传统复合水系电解液在低温下脱溶剂化动力学缓慢的问题。相关研究成果日前在国际学术期刊《Cell》的子刊《Chem》上发表。论文通讯
北极星储能网获悉,8月27日,广东广州市发展和改革委员会关于政协第十四届广州市委员会第三次会议第2111号提案答复的函。文件提出,目前,我市集聚了一批储能上下游企业,集群初见规模。全市在运营电化学储能电站等储能应用项目40余个,总功率超过200兆瓦。原文如下:广州市发展和改革委员会关于政协第
北极星储能网讯:广东广州市发展和改革委员会发布关于政协第十四届广州市委员会第三次会议第1057号提案答复的函。文件明确,目前广州市在运营电化学储能电站等储能应用项目42个,总功率超200兆瓦。文件显示,根据《广东省能源局国家能源局南方监管局关于印发广东省新型储能参与电力市场交易实施方案的
日前,内蒙古工业大学阿如罕教授课题组在《RareMetals》期刊上发表了题为“Mechanismresearchprogressontransitionmetalcompoundelectrodematerialsforsupercapacitors”的综述文章,分析总结过渡金属化合物用作超级电容器电极材料的研究进展。该研究得到国家自然科学基金青年科学基金项目、内蒙古自然
储能正独立成长为新的万亿赛道,吸引越来越多的产业链企业入局。据电池中国不完全统计,2024开年以来,已有近30个储能相关项目密集签约或开工,所涉投资金额近千亿元,产能规模超150GWh。01新开工储能项目据电池中国不完全统计,2024年已有新开工储能项目15个,其中14个项目公布了投资金额,投资总额近
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!