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
石墨烯是真正的表面性固体,理想的单层石墨烯具有超大的比表面积(2 630 m2 /g),是很有潜力的储能材料。石墨烯也具有良好的电学、力学、光学和 热学性质。石墨烯是一种没有能隙的半导体,它具有比硅高很多的载流子迁移率(2×105 cm2 /V),在室温下有微米级的平均自由程和大的相干长度,因此石墨烯是纳米电路的理想材料,也是验证量子效应的理想材料;石墨烯具有良好的导电性,其电子的运动速度达到了光速的 1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯具有良好的透光性,是传统ITO膜潜在替代产品。石墨烯具有良好的热学性质,Ghosh等利用基于微拉曼光谱的无触点技术测量得到石墨烯的热导率为3080~5150 W/mK。 石墨烯也具有非常高的力学强度,Liu和Lee等分别利用第一原理计算和实验证明石墨烯片层是目前已知强度最高的材料,其理想强度为110~130GPa。
良好的导电性是其他大比表面积碳质材料很难具有的独特性质,预示着石墨烯很可能是性能极佳的电极材料;而良好的热导性质、光学性质和力学强度, 也预示着石墨烯材料可用于超薄型、超微型的电极材料和储能器件,而这样的储能元件可用于高密度的纳电子器件和高功率电池组中。
3 具有理想二维结构的石墨烯:新型储能材料
3.1 石墨烯在超级电容器中的应用
碳质材料是最早也是目前研究和应用得很广泛的超级电容器电极材料。用于超级电容器的碳质材料目前主要集中于活性炭(AC)、活性炭纤维(ACF)、炭气凝胶、碳纳米管(CNTs)和模板炭等。这些sp2碳质材料的基元材料是石墨烯。自石墨烯被成功制备出来后,人们开始探究其这种极限结构的 sp2 碳质材料在超级电容器里应用的可能性。
Ruoff小组利用化学改性的石墨烯作为电极材料,测试了基于石墨烯的超级电容器的性能。这种石墨烯材料的电容性能在水系和有机电解液中的比电容 分别可以达到135 F/g和99 F/g(图 2)。Rao等人比较了通过三种方法制备的石墨烯的电容性能。在硫酸电解液中,通过氧化石墨热膨胀法和纳米金刚石转化法得到的石墨烯具有较高的比电容,可以达到117 F/g;在有机电解液中,电压为3.5 V的时候,其比电容和比能量可以达到 71F/g 和31.9 Wh/kg。
我们小组通过低温热膨胀法制备的石墨烯材料,未经任何后处理,在 30%(质 量分数) KOH 电解液中,其比电容可以达到180~230 F/g;与氧化物复合后,比电容得到大幅提高,同时具有良好的功率特性。中科院金属所和南开大学相关小组也已经取得很好的研究进展。
石墨烯材料应用于超级电容器有其独特的优势。石墨烯是完全离散的单层石墨材料,其整个表面可以形成双电层;但是在形成宏观聚集体过程中,石墨烯片层之间互相杂乱叠加,会使得形成有效双电层的面积减少(一般化学法制备 获得的石墨烯具有200~1 200 m2/g)。即使如此,石墨烯仍然可以获得100~230 F/g 的比电容。如果其表面可以完全释放,将获得远高于多孔炭的比电容。在石墨烯片层叠加,形成宏观体的过程中,形成的孔隙集中在 100 nm 以上,有利于电解液的扩散,因此基于石墨烯的超级电容器具有良好的功率特性。
3.2 石墨烯在锂离子电池中的应用
对锂离子电池负极材料的研究,主要集中在碳质材料、合金材料和复合材料等方面。碳质材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料,至今仍是大家关注和研究的重点之一。碳质材料根据其结构特点可分成可石墨化炭(软炭)、 无定形炭(硬炭)和石墨类。目前对碳负极的研究主要是采用各种手段对其表面进行改性,但是对人造石墨再进行表面处理将进一步增加制造成本,因此今后研究的重点仍将是怎样更好地利用廉价的天然石墨和开发有价值的无定形碳材料。因此,从石墨出发制造低成本高性能的锂离子电池负极材料是现在的主要研究方向。石墨烯作为一种由石墨出发制备的新型碳质材料,单层或者薄层石墨(2~10 层的多层石墨烯)在锂离子电池里的应用潜力也落入研究者的视野之中。
Yoo等人研究了石墨烯应用于锂离子二次电池负极材料中的性能,其比容量可以达到540 mAh/g。如果在其中掺入C60和碳纳米管后,负极的比容量可以达到784 mAh/g 和730 mAh/g。Khantha 等人通过理论计算讨论了石墨烯的储锂机理。
我们运用低温法制备的石墨烯材料直接用于锂离子二次电池的负极材料,其首次放电比容量可以达到 650 mAh/g。经过改性,此结果还可以提高。但其首次充放电效率和循环效率较低,需要对石墨烯结构进行改性。多层石墨烯由于具有一定的储锂空间,同时锂离子的扩散路径比较短,因此应该具有较好的功率特性。相关小组目前正在开展石墨烯的结构改性和复合,进行相关的研究工作。
3.3 石墨烯在太阳电池中的应用
除了显示出作为超级电容器和锂离子电池的巨大潜力外,石墨烯也在太阳电池、储气方面展现出独特的优势。二维的石墨烯具有良好的透光性和导电性, 是很有潜力替代ITO的材料。利用石墨烯制作透明导电膜并将其应用于太阳电池中也成为人们所研究的热点。
Wang 等人利用氧化石墨热膨胀后热处理还原得到的石墨烯制作为透明导 电膜应用于染料敏化太阳电池中,取得了较好的结果。制备的石墨烯透明导电膜的电导率可以达到 550 S/cm,在 1000~3000nm 的光波长范围内,透光率可以达到 70%以上(图3)。Wu等人用溶液法制备的石墨烯透明导电膜应用于有机太阳电池中作为阳极,但是由于应用的石墨烯未经过有效的还原,所以电阻较大,导致得到的太阳电池的短路电流及填充因数不及氧化铟,如果可以降低石墨烯膜的电阻,得到的结果可能要更好。Liu等人用溶液法制备的石墨烯与其它贵金属材料复合的电极组装的有机太阳电池的短路电流可以到4.0 mA/cm2 ,开路电压为 0.72 V,光转化率可以达到1.1%。Li等人对石墨采用剥离- 再嵌入 - 扩张的方法,成功制备了高质量石墨烯,其电阻比通过以氧化石墨为原料制备的石墨烯低100倍,并以DMF为溶剂,成功制备了LB膜,这种透明导电膜也成为应用于太阳电池的潜在材料。
我们和合作小组率先报道了运用气液界面自组装方法制备大表面积、无支撑超薄石墨烯膜;经过选择性掺杂、改性,可以获得不同电性质和透光率的石墨烯柔性膜,是一种潜在的太阳电池电极材料。
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。
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的
由位于柏林的全球能源互联网欧洲研究院(简称欧洲研究院)重点研发的石墨烯改性电工材料新技术此前成功应用于高压断路器新型电触头制备。近日,基于这种新型电触头部件的252KV/63KA敞开式柱上断路器在宁夏石嘴山步桥变电站中正式投入运行。据介绍,这项高端电工材料新技术在世界范围内率先填补了石墨烯改
6月24日由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团联合研发的252千伏石墨烯断路器在石嘴山电网220千伏步桥变电站成功挂网运行,标志国内首台基于石墨烯改性电触头的252kV/63kASF6敞开柱式断路器在石嘴山电网正式运行。据了解,新型的石墨烯改性电触头表现出优异的耐磨性、导电性、抗熔焊性和抗
4月25日获悉,中国电力科学研究院有限公司完成新型防腐涂料变压器温升模拟实验。实验数据显示,与传统防腐涂层相比,新型防腐涂料可延长变压器绝缘纸服役寿命,显著提升变压器等输变电设备环保性能,还克服了常规涂料添加高导热填料后防腐蚀性能下降的难题。由于传统防腐涂层热导率远低于外壳金属材料
北极星储能网获悉,1月17日,湖北房县举行2022年招商引资“开门红”签约仪式,14个项目集中签约,其中两个储能生产项目,总投资30.5亿。湖北世润新材料有限公司投资5千万元建设石墨烯项目、湖北钒界新能源有限公司投资30亿元建设钒储能项目、
为了寻求可持续的能源储存,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一个新的概念,将石墨烯应用到可持续的钠离子电池中,从而让容量比传统钠离子电池增长了十倍。
北京市政府参事、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024中关村论坛年会期间表示,新能源的协同协调发展和互动式发展将是下一阶段中国新型能源体系发展的主基调。在28日国务院参事室主办的2024中关村论坛平行论坛——“创新驱动助力绿色发展论坛”上,欧阳明高表示,中国迎来新能源发展革命的爆发
北极星储能网讯,4月30日,华润电力发布《华润仙桃石岭储能电站16MW/32MWh扩建EPC总承包工程中标候选人公示》。第一中标候选人:许继电气股份有限公司,投标价格:20800000.00元,约为1.538元/Wh。(保留小数点后三位)第二中标候选人:中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,投标价格:23887019.
近日,河北省发改委发布2023年河北省发展和改革委员会生态环境保护工作情况,其中提到,实施第三监管周期河北省级电网输配电价调整,逐步实现一般工商业与大工业电价同价。完善钢铁超低排放差别化电价政策,明确实施范围和加价标准。同时,开展风电光伏攻坚行动,实施抽水蓄能项目,推动氢能产业发展,
北极星储能网获悉,据中联宁波消息,近日,宁波院联合公司第三工业工程设计研究院承接了奥克斯集团投资建设的年产1.6万套新能源光风箱变及4.5GW储能设备生产项目设计。该项目位于浙江宁波前湾新区十二塘区域,总用地面积约270亩,总建筑面积约34.4万平米,建成后将用于新能源箱式变电站及储能系统设备
北极星储能网获悉,4月27日,广东华鳌合金材料有限公司10MWh工商侧储能电站项目在广东省鹤山市华鳌厂区举行了开工仪式。、此项目由由华夏新能投资、先控捷联电气股份有限公司承建,预计7月底前完成并网。该项目的工商业储能系统由46台100KW215KWh的储能一体柜以及高压一次、二次系统组合而成。这套系统
北极星储能网获悉,据恒安储能消息,2024年4月29日,江苏恒安储能科技有限公司(简称“恒安储能”)与辽宁省朝阳市北票经济技术开发区正式签订合作协议,宣布将在辽宁省朝阳市北票经开区共同建设一座年产10GWh的锌溴液流储能电池生产基地,一期计划建成投产2GWh。恒安储能与北票市人民政府、朝阳北票经
工业园区是工业经济发展的重要载体。为促进广东云浮工业园区高质量发展,《云浮市工业园区高质量发展促进条例》将于今年5月1日施行。云浮市人民政府副市长梁东海4月29日表示,该《条例》是广东首部专门规范工业园区建设发展的地方性法规,将为工业园区发展加强法治保障。《云浮市工业园区高质量发展促
北极星储能网讯,4月29日,广东省能源局发布关于科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目节能报告的审查意见。根据公告显示,科翔8GWH钠离子储能电池及相关产品项目采用的主要技术标准和建设方案符合国家相关节能法规及节能政策的要求,原则同意该项目节能报告。项目主要建设内容包括:建设年产8GWh钠离
北极星储能网获悉,4月29日,国电电力湖南新能源开发有限公司储能租赁技术服务公开招标项目中标候选人公示发布,第一中标候选人为大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司,投标报价258.5856万元;第二中标候选人为永州协合能源科技有限公司,投标报价264.545万元。国电电力湖南新能源开发有限公司下属风雨
北极星储能网获悉,4月29日,吉林省能源局发布开展2024年新型储能项目入库工作的通知。通知明确,新型储能入库项目分为示范项目和重点项目,示范项目应具备建设条件好且预计在2025年底前投产。原文如下:吉林省能源局关于开展2024年新型储能项目入库工作的通知吉能储能〔2024〕96号各市(州)发展改革
4月28日,特斯拉发文称,将继续在中国深耕,在人工智能、电动车、储能等领域与行业共同发展,加速清洁能源与自动驾驶技术落地,把美好愿景变成现实。
北极星储能网获悉,2月2日消息,有投资者在互动平台向ST金时提问:请问公司投资的新能源超级电容用途广泛吗?公司回答表示:超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,主要应用于国防军工、轨道交通、城市公交、起重机械势能回收、发电与智能电网、消费电子等领域。
北极星储能网获悉,1月30日,国家能源集团公布了新能源院1MW/5MIN超级电容器储能系统公开招标中标结果公告,南京南瑞继保工程技术有限公司中标该项目,报价706.2万元。根据招标文件,本超级电容器储能系统容量为≥1MW/5min,升压至站内现有的35kV间隔,最终接入已建110kV升压站。储能系统建设规模为≥1
北极星储能网获悉,1月25日国家能源集团发布新能源院1MW/5MIN超级电容器储能系统公开招标中标候选人公示。中标候选人情况如下:第一中标候选人:南京南瑞继保工程技术有限公司,报价706.2万元。第二中标候选人:煜邦智源科技(嘉兴)有限公司,报价634.015万元。本超级电容器储能系统容量为≥1MW/5min
1月18日获悉,山东淄博供电公司的储能式大电流短路冲击试验室顺利通过验收,标志着该公司成为国网山东省电力公司首家具备储能式大电流短路冲击试验检测能力的地市级供电公司。淄博供电公司于2019年开始试点建设储能式大电流短路冲击试验室,并先后完成两期实验室改造升级。该试验室配置的大容量储能式
北极星储能网获悉,12月6日,华电电力科学研究院2MW超级电容储能系统集成试制、2MW飞轮储能系统集成试制招标。项目地址位于浙江杭州,2MW超级电容储能系统集成试制要求投标人提供(2018年至投标截止日)超级电容储能项目业绩至少1项或锂电储能业绩3项;2MW飞轮储能系统集成试制要求投标人提供(2018年1
11月1日,广东能源集团20兆瓦新型储能系统示范项目(以下简称“新型储能系统示范项目”)并网投产,该项目是广东省首个“锂电+超级电容器”火储联合调频项目,已列入国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项。新型储能系统示范项目场址位于广东省珠海市,通过创新性采用“16MW/8MWh磷酸铁锂电
北极星储能网获悉,日前,力神电池所属天津力神超电科技有限公司完成新型超级电容器单体及其首个高电压模组产品研制。据悉,该产品采用国内领先的结构设计,稳定性高,同时整个装配生产过程采用全自动生产线,整条产线布置MES系统,对每道工序、每个产品实现全程可监控、追溯,有效保证生产产品质量及
近日,许继集团承接的华能集团福建罗源电厂超级电容混合储能辅助火电机组AGC调频示范项目全功率投运成功,标志着“超级电容混合储能辅助火电机组AGC调频技术研究及示范应用”项目成功实施,该项目也是国内首个大容量超级电容混合储能调频项目。许继为该项目提供了8套2.5MW储能调频PCS升压一体机系统和6
北极星储能网获悉,近日,江苏无锡太湖新城20千伏设备能源互联网改造工程项目超级电容储能系统成交候选人公示,中标候选人第一名为烯晶碳能电子科技无锡有限公司。据招标公告,该江苏无锡太湖新城20千伏设备能源互联网改造工程项目超级电容储能系统采购招标人为国电南瑞南京控制系统有限公司。本招标项
北极星储能网获悉,5月24日,深圳清研电子科技有限公司发生工商变更,新增股东贝特瑞、深圳力合泓鑫创业投资合伙企业(有限合伙),同时公司注册资本由1111.11万元人民币增加至1259.26万元人民币,增幅13.33%。据了解,圳清研电子科技有限公司成立于2020年,经营范围包含新能源储能材料、超级电容的设计
北极星储能网获悉,4月9日,山东济南科技局等印发《济南市企业研究开发财政补助实施办法》,文件提出为鼓励创新主体持续加大研发经费投入,市财政按一定比例对符合条件企业的研发经费投入给予的补助资金,单个企业年度最高补助300万元。补助的重点高新技术领域包括新型动力电池与储能电池技术、燃料电
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!