石墨烯超级电容器
石墨烯在新能源材料中的应用
石墨烯在新能源材料中的应用一、石墨烯的概述石墨烯是由碳原子组成的一种单层薄膜材料，具有极高的强度、导电性和导热性。
它是一种二维材料，厚度只有一个原子层，因此被称为“二维之王”。
二、石墨烯在新能源领域的应用1. 太阳能电池太阳能电池是将太阳光转化为电能的装置。
传统太阳能电池使用硅等半导体材料，但这些材料价格昂贵且制造过程复杂。
而使用石墨烯作为太阳能电池中的电极材料可以大大降低成本，并提高效率。
2. 锂离子电池锂离子电池是目前最主流的可充电电池之一，广泛应用于手机、笔记本等移动设备中。
使用石墨烯作为锂离子电池负极材料可以提高其容量和循环寿命。
3. 超级电容器超级电容器是一种储存和释放大量能量的设备，在汽车、船舶等领域有广泛应用。
使用石墨烯作为超级电容器的电极材料可以提高其能量密度和功率密度。
4. 燃料电池燃料电池是一种将氢气等可再生能源转化为电能的装置。
使用石墨烯作为燃料电池中的催化剂可以提高其效率和稳定性。
三、石墨烯在新能源材料中的优势1. 高导电性：石墨烯具有极高的导电性，可以提高太阳能电池、锂离子电池等设备的效率。
2. 高强度：由于只有一个原子层厚度，因此石墨烯具有极高的强度，可以增加材料的耐久性。
3. 高导热性：石墨烯具有极高的导热性，可以提高设备散热效果。
4. 超大比表面积：由于只有一个原子层厚度，因此石墨烯具有超大比表面积，可以增加催化剂对反应物质的接触面积。
四、未来展望随着科技不断发展，人们对新能源领域的需求不断增加。
而石墨烯作为一种具有优异性能的材料，将在新能源领域中发挥越来越重要的作用。
未来，石墨烯可能会被广泛应用于太阳能电池、锂离子电池、超级电容器、燃料电池等领域，并带来更高效、更稳定的能源设备。
中科院青岛能源所开发出石墨烯基锂离子电容器
中科院青岛能源所开发出石墨烯基锂离子电容器
佚名
【期刊名称】《浙江化工》
【年(卷),期】2016(47)1
【摘要】随着能源危机以及环境问题的日趋严重,社会对基于能源互联网的近零碳排放区推广非常期待,这对分布式储能技术提出更高要求。
同时,新能源电动汽车、高铁/城市轨道交通制动能量回收等领域也迫切需求高能量密度、高功率密度兼顾的电化学储能器件。
锂离子电容器是一种兼具双电层超级电容器高功率特性与较高能量密度特点的电化学储能器件,具有非常好的发展前景。
因此,国家工业和信息化部《中国制造2025》把高能量密度（大于20 Wh/kg）动力型电容列为重点支持领域。
【总页数】1页(P54-54)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.中科院石墨烯基超级电容器研究获突破 [J],
2.中科院石墨烯基锂离子电容器通过鉴定 [J],
3.中科院大连化物所石墨烯基超级电容器研究取得新进展 [J],
4.青岛能源所石墨烯基锂离子电容器成功用于电动自行车 [J],
5.中科院石墨烯基锂离子电容器通过鉴定 [J],
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烯晶碳能 超级电容
烯晶碳能超级电容烯晶碳超级电容（Graphene Supercapacitors）是一种基于石墨烯材料的新型电子设备，具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电速度等优点。
本文将介绍烯晶碳超级电容的原理、性能及其在各个领域的应用。
烯晶碳是一种由碳原子构成的二维材料，具有优异的导电性和机械性能。
其特殊的结构使得电子在其表面运动非常迅速，因此烯晶碳超级电容具有高能量密度和高功率密度的特点。
与传统的电池相比，烯晶碳超级电容的充放电速度更快，可实现几秒钟内完成充放电过程。
烯晶碳超级电容的原理是利用烯晶碳材料的大表面积和多孔结构，将电荷以吸附/解吸的方式储存。
其电极由两层烯晶碳材料组成，中间通过电解质隔离。
当外加电压施加在电极上时，正负电荷分别在电极表面吸附，形成电化学双层结构。
这种双层结构可以快速地吸附和释放电荷，实现高能量密度和高功率密度。
烯晶碳超级电容的性能主要体现在以下几个方面。
首先，烯晶碳超级电容具有高能量密度，即单位质量或单位体积的储能量较大。
其次，烯晶碳超级电容具有高功率密度，即可以在短时间内释放大量电荷，满足高功率设备的需求。
此外，烯晶碳超级电容具有长循环寿命，可以进行数万次的充放电循环而不出现明显的性能衰减。
最后，烯晶碳超级电容具有快速充放电速度，可以在几秒钟内完成充放电过程。
烯晶碳超级电容在许多领域都有广泛的应用。
首先，它可以应用于电动汽车和混合动力汽车中，用于储存和释放电能，提供动力支持。
其次，烯晶碳超级电容可以应用于可再生能源领域，如风力发电和太阳能发电系统中，用于平衡能源供给和需求之间的差异。
此外，烯晶碳超级电容还可以应用于电子设备中，如智能手机、平板电脑和电子手表等，提供快速的充电和长时间的使用。
烯晶碳超级电容作为一种新型电子设备，具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电速度等优点。
它的原理基于石墨烯材料的特殊结构和电化学双层结构的形成。
烯晶碳超级电容在电动汽车、可再生能源和电子设备等领域都有广泛的应用前景。
石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合材料的制备及其超级电容器性质的研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｉｏ ｔ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａｐ ｃ ａ ｄｔ ｏ ｒ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ
Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ Ｍｎ ＯＪ Ｐｏ ｌ ｙ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ 。 ＿ ＿ － Ｎａ ｎ ｏ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ ｍａ ｎｇ ａ ｎ ｅ ｓ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ・ ／ ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — — ｎ ａ ｎ ｏ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
要 ：本文主要对石墨烯／ 氧化锰／ 聚苯胺微纳米复合物作 为超级 电容 器电极材料 的制备及其 电容性质进行 了研 究。红 外
光谱 、ｘ一 射线光电子能谱 和扫描 电镜等测试结果表 明 已成 功合成 了三元微纳米复合物。通过循环伏安测试和恒电流充放 电
测试表明石墨烯与氧化锰 以 １： ５ 的质量 比进行复合得 到的产物电化 学储 能性质最好 。三元复合 时，随着苯胺的增加 ，三元 复合物的充放 电时间逐渐增 长，苯胺与石 墨烯／ 氧化锰 复合材料的质量比为２： １ 时 ，复合物的 比电容为 ３ １ １ Ｆ ／ ｇ ，比石墨烯／ 氧化锰的比电容 （ １ ７ １ Ｆ ／ ｇ ）高出近一倍 ，由此 可知 ，聚苯胺的加入显著提 高了二元复合 物的比电容。 关键词 ：超级电容器；石墨烯 ；复合 材料 中图分类号 ： ０６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ２ ～ ９ ８ ７ Ｏ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ６ 一Ｏ ０ ９ Ｏ 一 ０ ３
超级电容器的制备与性能研究
超级电容器的制备与性能研究一、绪论超级电容器（supercapacitor）是一种电子储能器件，它以电容效应和有机化学反应储存电荷。
以其高倍率充放电和长寿命的优势，被广泛应用于新能源汽车、家庭电器和可穿戴设备等领域。
超级电容器制备与性能研究是目前电子学领域中的热点研究之一，国内外学者通过实验研究和理论分析来探索超级电容器性能提升的方法。
二、超级电容器制备方法超级电容器的制备方法主要包括化学合成、物理沉积、电化学沉积、蒸汽沉积等方法。
1、化学合成法化学合成法是将化学试剂加入溶液中，通过加热反应制备出超级电容器材料。
主要材料有多孔碳、化学还原石墨烯和金属氧化物等。
化学合成法制备超级电容器材料成本低，制备工艺简单。
2、物理沉积法物理沉积法是将金属或细微颗粒物质从气态沉积到基板表面制备出超级电容器材料。
主要材料有钨、锆等。
这种方法制备的材料膜光滑，厚度均匀，与基板的结合力强。
3、电化学沉积法电化学沉积法是通过电解制备超级电容器材料。
主要材料有金属、合金和纳米碳管等。
该方法制备出的材料成分纯度高，但其电容量和电流密度较低。
4、蒸汽沉积法蒸汽沉积法是通过物理力学方法将气态材料自由沉积在基板上制备超级电容器材料。
主要材料包括氧化铝、二氧化钛等。
该方法制备的电容器材料表面平整而均匀，精度高。
三、超级电容器性能研究超级电容器的性能研究主要包括电容量的提高、倍率充放电能力、循环寿命和稳定性的提高等方面。
1、提高电容量提高电容量是超级电容器性能研究的重点之一。
提高电容量的方法有增加电极表面积、改善电极-电解质界面、提高电解液的浓度等。
电极表面积大可以提高电容量，多孔碳材料和一些纳米材料的引用是具有广泛应用和研究的。
2、倍率充放电能力倍率充放电能力是指电容器在规定时间内充放电循环次数的能力。
当前，加强倍率充放电能力的研究成为一个新的研究方向。
主要方法有减小电解液的内电阻、改善电极-电解质界面、提供更好的电子传输途径等。
超级电容器原理介绍及实验分析
五、结果与分析1、实验过程总结与知识点查阅○1超级电容器的结构：[1]超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。
本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理分为双电层电容器和赝电容器双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。
在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。
在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。
同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。
整个超级电容器相当于两个电容器串联。
循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。
在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。
循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。
从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。
而在本实验中运用循环伏安法，在得到CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
先进储能材料的制备及其在能源存储中的应用
先进储能材料的制备及其在能源存储中的应用随着人们对能源需求的不断增长，能源存储已成为当今科学技术研究的重要方向之一。
储能材料作为其中重要的组成部分，其性能对能源储存技术的发展起着至关重要的作用。
本文将着眼于先进储能材料的制备及其在能源存储中的应用，以期为该领域的研究提供一定的参考和借鉴。
一、先进储能材料的制备1. 石墨烯石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维薄膜材料，具有良好的储能特性。
其制备方法主要有化学气相沉积法、机械剥离法、化学还原法等。
其中，化学还原法制备的石墨烯最为成熟，可大规模制备，具有较高的储能性能和导电性能，有望广泛应用于能源存储领域。
2. 金属有机框架材料（MOF）MOF是一类由有机配体和金属离子组成的晶体材料，具有高度可调性和储能特性优良的特点。
其制备方法主要有溶剂热法、气相沉积法等。
MOF对可逆氢储存、电化学储能等具有广泛的应用前景。
3. 硫化锂硫化锂是一种具有高能量密度和长循环寿命的储能材料，在锂离子电池中得到广泛应用。
其制备方法主要有机械球磨法、氢化反应法等。
其中机械球磨法制备的硫化锂具有较高的反应活性和循环稳定性，是一种较为成熟的制备方法。
二、先进储能材料在能源存储中的应用1. 锂离子电池锂离子电池是一种高效能、长存储期和低自放电的电池，其应用广泛。
将制备好的硫化锂选作正极材料，可大幅提高锂离子电池的能量密度和使用寿命。
此外，石墨烯也被应用于锂离子电池的负极材料中，可明显提高电池的充放电速度和循环性能。
2. 超级电容器超级电容器是一种高功率、长循环寿命和充电速度快的电池，其主要应用于领域需要大功率瞬间释放的场合。
MOF可作为超级电容器的电解质，在能量密度和功率密度方面均有极大提升。
石墨烯和硫化锂则被应用于超级电容器的电极材料中，可进一步增强电容器的性能。
3. 燃料电池燃料电池是一种将燃料与氧气进行反应产生电能的电化学装置，是一种清洁而高效的能源转换系统。
MOF可用作燃料电池的催化剂，以提高燃料电池的能量效率和稳定性。
美国10家著名能源企业及其前沿科技介绍
美国10家著名能源企业及其前沿科技介绍美国在经济的发展过程中，总是处于世界的前列，不仅仅使得一些知名的企业总部在美国选址，更是在推动科技的进步过程中起到了不可代替的作用。
推动了节能市场的发展，为节能设备的面世做出了自己的贡献。
一、Agrivida 公司及其“纤维素乙醇”技术据国外媒体报道，当人们考虑美国的新能源方式转换问题时，一般都会考虑到的方式是利用太阳能或新核能反应堆为美国提供电力支持。
但参加由美国能源部门分支机构ARPA-E 召开的能源革新峰会的与会者却不这样认为，他们不仅仅希望对为美国电力提供支持的能源利用系统进行革新，而且希望重塑整体的能源利用系统。
这些参加能源革新峰会的与会者认为，现有的美国电力系统整体需要技术革新，从传输电力的电线到制造电力过程中废弃热产品所有这些都需要技术革新。
目前，美国境内有十家能源再造公司及其研发的能源再造技术值得人们去关注。
或许任何一项能源再造技术并不能使得美国解决现有的原油危机，也不能减轻日益恶化的气候变暖问题，但如果把所有的能源再造技术整合成一个新的能源再造系统，那么人类或许真的可以战胜气候变暖危机，并拥有一个可持续发展的未来。
目前，人们已经可以利用玉米芯中所含的糖分来制造乙醇，但玉米芯中所含糖分甚少。
为此，数年前人们就开始尝试利用植物杆等富含纤维素的部分来制造乙醇燃料。
科学家将这项技术称为“纤维素乙醇”技术。
该技术的特点在于，其制造乙醇的主要原材料不是利用植物中的糖分，而是利用植物中富含的纤维素。
但事实证明，将玉米秸秆或玉米芯中的纤维素变为液体乙醇燃料并不是那么简单的一件事。
美国Agrivida公司的生物工程师迈克尔·拉布在植物中加入酶，这种酶将使整个植物(种子、茎和叶)更容易转变成乙醇。
在植物中加入酶不是新设想，但还不是很成功，因为酶对植物生长有副作用。
他们通过推迟酶的活性来避免这个问题，从而使植物正常生长。
这种酶能使每英亩植物的乙醇产量增加50%，同时使乙醇的成本降低大约30%。
石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状,关键问题及展望
石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状,关键问题及展望应用一《石墨烯基复合材料在锂离子电池中的“神奇表现”》咱就说这锂离子电池啊，现在那可是到处都在用，从手机到电动汽车，简直就是能量小能手。
而石墨烯基复合材料在这当中啊，就像是给锂离子电池加了个超级助力包。
我以前有个老款手机，那电池用不了多久就撑不住了，玩会儿游戏、拍几张照片，电量就刷刷往下掉。
后来啊，听说一些新手机电池用了什么石墨烯基复合材料，耐造得很。
我就好奇啊，专门去打听打听。
原来啊，这石墨烯基复合材料加入到锂离子电池里，那作用可不小。
石墨烯本身导电性就超强，就好比给电池里的电流修了条宽敞的高速公路，让锂离子在里面跑得那叫一个畅快。
这样一来，电池充放电的速度就明显变快了。
想象一下，以前给手机充电得等老半天，现在啊，没一会儿就充满了，这多爽啊！而且啊，这复合材料还能提高电池的循环稳定性。
就好比给电池穿上了一层坚固的防护衣，让它就算反复使用，也不容易“受伤”。
不像我那老手机电池，用了一段时间后，容量就越来越小了。
不过呢，这石墨烯基复合材料在锂离子电池里也不是一帆风顺的。
比如说，制备工艺还得再优化优化，成本也有点小贵，要是能把成本降下来，那不是能让更多的老百姓受益嘛。
应用二《石墨烯基复合材料在超级电容器里的“奇妙旅程”》超级电容器这玩意儿，可能很多人不太熟悉，但它可是新能源领域的一颗新星。
而石墨烯基复合材料在超级电容器里的故事啊，也是相当精彩。
我有次去参观一个新能源实验室，就看到他们在研究超级电容器。
那里面啊，各种仪器设备摆得满满的。
负责的科研人员给我们介绍说，石墨烯基复合材料在超级电容器里可是大显身手。
这复合材料呢，具有超大的比表面积，就像是给超级电容器打造了一个超级大的“仓库”，能够储存更多的电荷。
而且啊，它的充放电速度那更是没得说，简直就是闪电般的存在。
比如说，在一些电动汽车的启动瞬间，需要快速释放大量的能量，这时候超级电容器里的石墨烯基复合材料就能立刻响应，让车一下子就启动起来，那反应速度，就跟打了鸡血似的。
超级电容、锂电池和石墨烯电池对比分析
超级电容、锂电池和石墨烯电池对比分析
锂电池和超级电容是两种非常有潜力、应用非常广泛的储能装置，其
原理、特性、应用范围都有很大差异、各有所长。石墨烯自问世以来，就因
为其强大的导电性能被看做革命性的储能材料。试想一下，如果将超级电
容、锂电池和石墨烯这三者结合，将碰撞出什幺样的火花呢？
充电5分钟！续航500公里！石墨烯电池让动力无忧！
石墨烯，是由碳原子组成的单原子层平面薄膜，厚度仅为0.34纳
米，单层厚度相当于头发丝直径的十五万分之一。是目前世界上已知的最轻
薄、最坚硬的纳米材料，透光性好，能折叠。因为只有一层原子，电子的运
动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导
电性最好的材料，在传统的手机锂电池中加入了石墨烯复合导电粉末，提高
了电池的倍率充放电性能和循环寿命。
然而，制备技术难题是阻碍石墨烯实现其潜在价值的最大拦路虎。目
前，大多数的石墨烯电池技术还处于研发实验阶段，我们真的要等很久吗？
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石墨烯超级电容器
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石墨烯超级电容器
简介
石墨烯超级电容器为基于石墨烯材料的超级电容器的统称。由于石墨烯独特的二维结构和出色的固有的物理特性，
诸如异常高的导电性和大表面积，石墨烯基材料在超级电容器中的应用具有极大的潜力。石墨烯基材料与传统的电极
材料相比，在能量储存和释放的过程中，显示了一些新颖的特征和机制。
分类
根据不同的能量存储机制，超级电容器可以分为三类：1）电化学双层电容器（双电层电容器），使用吸附的阴离
子和阳离子储存能量；2）膺电容器，通过快速表面氧化还原反应存储能量；3）不对称超级电容器。
原理
电双层超级电容器原理
也称非法拉第超级电容器。其性能源自所谓的双电层电容，双电层电容器装置的电容积聚的电荷被存储在这作为在
高表面积的电极和电解质之间的界面形成的双电层中。双电层电容器材料的几个至关重要的因素是：比表面积（SSA
），导电性，和孔径大小及分布。石墨烯对比过去的双电层电容器的电极材料提供了一个很好的替代。与传统的多孔
碳材料相比，石墨烯具有非常高的导电性，大的表面积及大量的层间构造。因此，基于石墨烯的材料非常有利于它们
在双电层电容器中的应用。
膺电容超级电容器原理
也称法拉第超级电容器，膺电容超级电容器通过法拉第过程储存能量，涉及在电极表面上电解质并电活性材料之间
的快速和可逆的氧化还原反应。最广泛的研究的电活性材料包括三种类型：a）过渡金属氧化物或氢氧化物，如氧化
钌、氧化锰和氢氧化镍; b）导电聚合物，c）具有含氧和含氮表面官能团材料。膺电容可以达到比双电层电容更高的
膺电容。石墨烯被认为是最合适制备膺电容电极活性成分的载体材料。
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