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小烯导读:与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度、更长的使用寿命等特点,而与锂离子电池相比,超级电容器又具有更高的功率密度、更长的使用寿命及绿色环保等优点。超级电容器在未来储能器件领域占有绝对的优势,在军事、混合动力汽车、智能仪表等诸多领域具有广泛的应用前景。
随着社会的快速发展和人口的急剧增长,资源消耗日益增加,能源危机迫在眉睫,因此,寻找清洁高效的新能源与能源存储技术及装置已成为备受关注的研究课题。与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度、更长的使用寿命等特点,而与锂离子电池相比,超级电容器又具有更高的功率密度、更长的使用寿命及绿色环保等优点。超级电容器在未来储能器件领域占有绝对的优势,在军事、混合动力汽车、智能仪表等诸多领域具有广泛的应用前景。
超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,通过在电极材料和电解质界面快速的离子吸脱附或完全可逆的法拉第氧化还原反应来存储能量,根据储能与转化机制的不同可将超级电容器分为双电层电容器(Electric double layer capacitors,EDLC)和法拉第准电容器(又叫赝电容器,Pseudocapacitors)。双电层电容器是建立在双电层理论基础之上的,1879年,Helmholz发现了电化学界面的双电层电容性质;1957年,Becker申请了第一个由高比表面积活性炭作电极材料的电化学电容器方面的专利(提出可以将小型电化学电容器用做储能器件);1962年,标准石油公司(SOHIO)生产了一种6V的以活性碳(AC)作为电极材料、以硫酸水溶液作为电解质的超级电容器,1969年,该公司首先实现了碳材料电化学电容器的商业化;1979年,NEC公司开始生产超级电容(Super CaPACitor),开始了电化学电容器的大规模商业应用。随着材料与工艺关键技术的不断突破,产品质量和性能不断得到稳定和提升,到了九十年代末开始进入大容量高功率型超级电容器的全面产业化发展时期。超级电容器作为电化学能源存储领域的前沿研究方向之一,近十年内有多个突破性工作,其发展也向着小型化、柔性化、平面化等方向发展。
石墨烯在实验室中是2004年被发现的,当时英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈˙杰姆和克斯特亚˙诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。石墨烯具有优异的电导性、超高的比理论表面积、稳定的物理化学特性等特点,因此石墨烯基超级电容器具有优异的电化学性能,如高的比容量、极长的寿命、极小的阻力等。目前石墨烯基超级电容器研究成为储能领域的一大热点,石墨烯基电极材料有望全面超越传统碳材料而得到广泛应用。然而石墨烯团聚导致的低表面积和长离子传输路径严重限制了石墨烯基电容器的应用价值,因此人们一直致力于制备大比表面积、短离子传输路径的石墨烯基电极材料。
图1 商业超级电容器实物图(a, b),混合动力汽车中的超级电容器电源(c)
在下面的内容中,材料人网为大家推荐几篇材料科学领域内超级电容器方向的ESI高被引文章,并按发文时间顺序对十年来的优秀文章内容及其通讯作者加以介绍,旨在为读者了解超级电容器高质量文献以及这一领域的研究团队提供便利。
文献一Preparation and acterization of graphene oxide paper.
(Nature , 2007,DOI:10.1038/nature06016)被引频次:2551
图2 氧化石墨烯纸的形态和结构
自支撑的纸型和薄膜型材料已经是当今社会技术中的一部分,它们可以应用在保护圈、化学滤器、电池和超级电容器的组分、粘结层以及分子存储等方面,纳米级的无机纸型材料(比如剥离的蛭石和云母板)已经受到很多关注,而且已经作为保护涂料、高温粘结剂、介质阻挡和气体防渗膜等材料商业化。来源于巴奇纸的碳纳米管显示出优异的机械和电子性能,使它可能应用于燃料电池和结构复合物。文章报道了一种氧化石墨烯纸的制备和表征,这种氧化石墨烯纸是单个氧化石墨烯片层定流控制制备的碳基膜材料。这种新型材料在刚度和强度上超过其他很多纸型材料,这种材料结合了宏观上刚性和柔性两种优点,纸型的片层之间有很大的表面相互作用力,其褶皱也处于原子级别,褶皱形态处于亚微米级别,这些条件使材料的宏观样品具有高效的载荷分布,也使材料相比于传统的碳基、黏土基纸更有弹性。类似于氧化石墨烯的廉价原始材料促进了大面积纸型片层的制备,同时可以应用于可控渗透过滤膜、各向异性离子导体、超级电容器、分子储存材料等。石墨烯氧化纸也可以掺杂或作为物质载体制备含有聚合物、陶瓷和金属的混合材料。另外,分层的氧化石墨烯片层表面有许多化学官能团使材料具有更多功能。
通讯作者Ruoff教授,2014年之前任美国德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)材料科学与工程讲席教授,现已通过韩国杰出科学家计划引进至韩国蔚山国立科技大学(UNIST),担任韩国基础科学研究院(Institute for Basic Science)多维碳材料研究研究中心(Center for Multidimensional Carbon Materials)主任。作为知名碳材料研究专家,Ruoff教授1988年在University of Illinois-Urbana获得化学物理博士学位,1988-1989在Max Planck Institute fuer Stroemungsforschung任Fulbright Fellow。他曾经于2002-2007年间在美国西北大学作为John Evans Professor并在该校的Biologically Inspired Materials Institute担任Director。至今Ruoff教授已经在化学、物理、材料科学、机械工程以及生物医药工程等领域发表超过360篇研究论文,并被Thomson Reuters评为2000-2010最顶尖的100名材料科学家之一(排名第16)。他是多家国际期刊的主编或者编委,并曾获得多项国际学术界奖项。Ruoff教授在材料领域尤其在碳纳米材料领域有着深厚的造诣,曾经在金刚石、富勒烯、纳米碳管和石墨烯领域做出了多项杰出工作,在Science和Nature期刊上发表多篇文章。
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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
在双碳目标指引下新能源发展迅速,电力系统能源结构日趋复杂,负荷随机性波动频繁,加剧了电网频率波动。而国内电力系统的调频任务主要由发电机组承担,存在响应速度慢、控制精度低的问题。维持电网频率在合理范围内,实现负荷需求保持平衡,灵活调频显得十分必要。大唐鲁北公司2台330兆瓦机组大唐鲁北
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
国内新能源储能器件隔膜开发商「柔创纳科」于近日再次获得数千万元A2轮投资,投资方为中金传化基金。这是公司继2022年底完成金鼎资本数千万元A1轮融资后,不到半年时间内第二次获得知名机构加持。截止本轮融资后,柔创纳科已累计完成五轮融资,融资总额接近壹亿元。本轮融资主要用于超级电容隔膜产能的
据巨湾技研微信公众号消息,2月8日,“巨湾技研储能器件与系统生产基地”主体结构在广州市南沙区正式开工。巨湾技研储能器件与系统总部及生产基地项目位于广州市南沙区南沙大道东涌段东侧,占地面积约18.9万平方米,建筑面积约22.23万平方米,建设内容包含电芯生产车间、电池安全实验车间、试验车间、
北极星储能网获悉,近日,深圳市工业和信息化局发布关于有关项目验收结果公示的通知,用于柔性印刷电子的石墨烯基材料与含储能器件研发、高品质石墨烯和新型二维材料的规模化制备关键技术及其电子与光电器件应用研发、石墨烯基超级电容器电极材料的开发和工程化示范验收合格,石墨烯基复合碳负极材料的
2021年1月18日,今朝时代与深圳清华大学研究院举行了科研合作签约仪式。深圳清华大学研究院常务副院长刘伟强、先进储能材料及器件实验室常务副主任徐永进、新能源与环保技术研究所所长陈建军、先进储能材料及器件实验室副主任王臣,以及今朝时代董事长张俊峰先生、常务副总经理杨国庆先生出席了合作签
主讲嘉宾:苏方远,中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员,主要研究领域包括新型电化学储能器件体系及工艺开发、碳材料电化学过程模拟、基于多孔电极理论的储能器件仿真、机器学习在储能器件开发中的应用等。作为负责人及执行负责人完成和主持国家、山西省和国内外企业委
苏方远,中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员,主要研究领域包括新型电化学储能器件体系及工艺开发、碳材料电化学过程模拟、基于多孔电极理论的储能器件仿真、机器学习在储能器件开发中的应用等。作为负责人及执行负责人完成和主持国家、山西省和国内外企业委托项目十余
苏方远,中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员,主要研究领域包括新型电化学储能器件体系及工艺开发、碳材料电化学过程模拟、基于多孔电极理论的储能器件仿真、机器学习在储能器件开发中的应用等。作为负责人及执行负责人完成和主持国家、山西省和国内外企业委托项目十余
摘要:随着高性能储能装置的快速发展,电化学储能材料要求拥有更高的容量,更高的性能和超长的循环寿命。为了达到这样的要求,需要开发新的电极材料和能量系统。基于石墨炔的材料的研究不但丰富了碳材料的家族成员,在储能领域也显示出巨大的发展潜力。(来源:微信公众号“MaterialsViews”ID:materi
引言:随着可穿戴电子产品市场的不断增长,柔性和可穿戴式储能装置受到越来越多的关注。纤维形状的电池显示出独特的一维结构,具有优越的灵活性、小型化潜力、对变形的适应性和与传统纺织工业的兼容性,特别有利于可穿戴应用。近年来,在纤维形状电池领域的研究前沿,除了具有更高的性能外,多功能化、
微型化与自供电电子系统的快速发展与高度集成化,迫切需要开发电化学微型储能器件,主要包括微型电池和微型超级电容器。其中,平面化微型电池和微型超级电容器因能直接在单一基底上与微电子器件集成,可成为独立的或补充的微电源,引起了广泛关注。近日,中科院大连化物所研究员吴忠帅与中国科学院院士
在各种储能技术中,电化学储能具有更高的效率、更长的循环寿命、更低的成本以及更好的可持续性等优势,已显示出巨大的前景。近来,锂离子电池已成为电化学储能装置的主流,然而由于锂资源稀缺、价格高昂和安全问题,仍需寻找更好的替代品。钠离子电池、钾离子电池和多价电池的研究也正在进行中,但仍然
近年来,我国新能源汽车市场的增长动力,已经从政策驱动转向“政策+需求”双重拉动。两个市场现象反映了这种变化。其一是插电式混合动力汽车成为2023年销量增速的“黑马”。中汽协统计数据显示,2023年1~11月,国内插电式混合动力汽车累计销量为243.9万辆,同比增长83.5%,远高于纯电动汽车23.6%的同比
据乌兹别克斯坦投资、工业和贸易部网站9月26日声明,当日该部与比亚迪签署《在乌兹别克斯坦生产电动和混合动力汽车及其零部件投资协议》。根据协议,比亚迪将与乌兹别克斯坦国有控股汽车集团UzavtosanoatJSC设立合资企业“比亚迪乌兹别克斯坦工厂”,生产电动和混合动力汽车。投资项目一、二期计划产量
3月9日日产汽车表示,将全面改革其全电动和油电混合动力汽车的动力系统,目标是在2026年前使混合动力汽车与汽油动力汽车的价格一致。日产表示,将在所有车型中使用相同的部件,使电动动力总成更小、更轻,并在3年内将开发和生产成本较2019年降低30%。日产高级副总裁平井俊弘表示,公司还将使用固态电池
据外媒报道,斯巴鲁将在美国召回部分2019-2022年款的Crosstrek混合动力汽车,本次召回共涉及8413辆车。召回范围内的车辆,从转换器向12v蓄电池提供低压电源的线束端子可能会腐蚀断裂,导致12v蓄电池无法充电。蓄电池无法充电会导致车辆失去驱动力,增大了碰撞事故的风险。经销商将免费更换转换器端子安
北极星储能网获悉,日前,克莱斯勒(中国)汽车销售有限公司根据《缺陷汽车产品召回管理条例》和《缺陷汽车产品召回管理条例实施办法》的要求,向国家市场监督管理总局备案了召回计划。决定自即日起,召回部分进口2.0T4xeRubicon四门版牧马人、2.0T4xeSahara四门版牧马人混合动力汽车,共计4723辆,包
北极星储能网获悉,12月29日,国家市场监管总局官网发布消息,东风本田汽车有限公司、广汽本田汽车有限公司根据《缺陷汽车产品召回管理条例》和《缺陷汽车产品召回管理条例实施办法》的要求,向国家市场监督管理总局备案了召回计划,决定自2023年3月31日起召回以下车辆:东风本田汽车有限公司召回2018
北极星储能网获悉,7月8日,国家市场监管总局官网发布消息,玛莎拉蒂(中国)汽车贸易有限公司自7月8日起,召回部分进口吉博力、莱凡特混合动力汽车,共计74辆,涉汽车变速箱线束、电池正极固定点螺栓等处问题。原文如下:玛莎拉蒂(中国)贸易有限公司召回部分进口吉博力、莱凡特混合动力汽车日前,玛
北极星储能网获悉,近日,因起火风险,福特发布公告召回部分2020年至2022年的Corsair、Escape和Maverick混合动力汽车。据媒体报道,此次召回影响了美国100689辆汽车,车型全部配备2.5升混合动力和插电式混合动力电动发动机。福特表示,如果发生发动机故障,受影响的车辆可能会释放出大量发动机油和燃油
北极星储能网获悉,6月24日,国家市场监管总局官网发布消息,因车辆未安装监测燃油加注口盖板位置的传感器及其线束,且发动机控制模块(PCM)中的诊断程序未正确与该硬件配套。这将导致车辆燃油加注口盖板未被关闭时,仪表板上的故障指示灯(MIL)不会点亮,油箱盖可以在未完成油箱内压力平衡的情况下
北极星储能网获悉,5月27日,国家市场监管总局官网发布消息,因生产线上自动扭矩上紧螺丝刀出现故障,造成48V电池上的四颗接地螺栓存在未上紧的情况。车辆行驶过程中,可能因震动造成螺栓从固定位置松脱,螺栓可能与搭铁点接触造成放电现象并出现电火花,严重时可能造成48V电池连接线束烧蚀;48V电池的
丹麦的一项新研究显示,插电式混合动力汽车二氧化碳排放远高于税务部门规定的“绿色”排放量。根据丹麦税务机构Skattestyrelsen(SKAT)的数据,低排放汽车每公里排放的二氧化碳不得超过50克,才有资格享受税收减免,但根据1307辆插电式混合动力车的数据显示,每辆插电式汽车的平均排放量为每公里110克,
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