《青岛科技大学超级电容器电极材料研究获突破》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-03-29
  • 青岛科技大学中德科技学院新引进青年教师赵健、教授李镇江带领团队,在超级电容器电极材料研究领域取得突破性进展。相关成果日前发表于《先进能源材料》杂志。

      超级电容器作为一种新型储能装置,因具有快速充放电、库伦效率高及循环寿命长等特性而受到国内外研究人员的广泛关注。构筑出具有良好电化学性能的电极材料是实现其高效能量存储的关键。因此,如何设计高性能骨架材料和活性材料并实现两种材料的协同作用,成为该领域亟待解决的问题。

      李镇江团队首次以量产化制备出的碳化硅纳米线网络为骨架,以过渡金属化合物为活性材料,分别在碳化硅纳米线上生长出NiCo2O4/Ni(OH)2混合纳米片阵列正极材料和Fe2O3纳米针阵列负极材料。该复合电极材料不仅具有较高的比电容,还具有优异的倍率特性。此外,利用制备出的复合正极和负极材料,研究人员组装得到了具有高能量密度及良好循环稳定性的非对称型超级电容器。该项成果为新一代高性能超级电容器的产业化制造奠定了坚实基础。

    来源:教育部http://www.cutech.edu.cn/cn/gxkj/2018/03/1522111249569052.htm

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-05-21
    • 英国萨里大学的专家认为,清洁能源存储的梦想比以往更近了一步,因为他们推出了突破性的超级电容器技术,该技术能够以高功率存储和输送电力,特别是用于移动应用。 萨里大学高级技术学院(ATI)的研究人员在《能源与环境材料》杂志上发表了一篇论文,揭示了他们的新技术,该技术有可能彻底改变电动汽车的能源使用并减少国家电网中基于可再生能源的损失。该团队还相信,他们的技术可以通过消除能源的间歇性来帮助推动风、浪和太阳能的发展。 ATI的超级电容器技术基于一种称为聚苯胺(PANI)的材料,该材料通过一种称为“伪电容”的机制来存储能量。这种廉价的聚合物材料具有导电性,可以用作超级电容器设备中的电极。电极通过将离子捕获在电极内来存储电荷。它通过与离子“交换”材料的电子交换电子来实现。 团队在他们的论文中详细介绍了他们如何使用碳纳米管、PANI和水热碳开发新的三层复合材料,该复合材料在高能量密度下显示出显着的速率能力,而与功率使用无关。 该项目的首席科学家,萨里大学的博士生Ash Stott表示:“全球能源的未来将取决于消费者和行业如何更有效地利用和产生能源,超级电容器已经被证明是间歇性存储和大功率输送的有效途径之一。我们的工作为高功率设备建立了基线,该设备也以高功率工作,有效地扩大了潜在应用范围。” 萨里大学ATI主任拉维·席尔瓦(Ravi Silva)教授说:“ 这项雄心勃勃且富有影响力的工作有可能改变我们所有人的生活方式-这可能是改变变革以提高效率的必要条件以及从环境中收集能量的快速充电解决方案,我们认为这对所有行业都有影响-从所有可穿戴技术到将引发5G革命的移动物联网应用,我们的超级电容器的潜力是无限的。”(来源:萨里大学官网)
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    • 锂离子电容器是一种介于超级电容器和锂离子电池之间的新型储能器件,具有高能量密度、高功率密度、可快速充放电、长循环寿命和高安全性能等优点,在轨道交通、电动汽车的能量回收和加速启动、新能源发电、航空航天和国防军事等领域有着广泛的应用前景(图1)。    图1 锂离子电容器的应用领域   锂离子电容器由于技术复杂、成本高等原因,截止到目前,关键产业技术及高性能原材料技术基本掌握在国外企业的手中,如美国Maxwell(已被特斯拉Tesla收购)、日本电子ACT公司、JM Energy等。科技要发展,国家要富强,就要努力实现关键核心技术自主可控。   目前,以青岛能源所为依托,在武建飞研究员和孙晓林高级工程师等人的共同努力下,先进储能材料与技术研究组通过开发高容量和高倍率的正负极核心材料,负极可控工业化预嵌锂关键技术、可修复高稳定性负极表面SEI膜的构建,先进的高效电荷传输的正负电极制备技术以及可控的穿孔集流体设计技术等,成功研制出长循环寿命的碳基锂离子电容器单体。其单体实际容量780F,高倍率(100C)循环10万圈容量仍然保持95.7%以上(专利CN202011465356.4;CN202011465546.6)。    图2 研究组实验条件及产品性能   该研究组经过一步步实践,在锂离子电容器领域不断取得突破性成果,引起了国内知名企业的关注。自2020年起,与中国中车四方车辆研究所联合申报了山东省关键技术攻关项目、与山东水发集团签订了战略合作协议,力争将具有自主知识产权的锂离子电容器单体应用于轨道交通,家用汽车的能量回收及风光储等领域,做到关键技术国产化。(文/图 孙晓林)