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基于石墨烯和共价有机骨架的高性能电容材料

     超级电容器因其功率密度高、充放电时间短、循环寿命长的优点广泛应用于储能领域。大多数商用超级电容器使用多孔活性炭作为储能材料,重量电容密度在100-200 F g1左右。

      为了提高超级电容器的能量密度,近年来对石墨烯电容材料展开了大量的研究。虽然石墨烯的理论电容密度可以高达550 F g1,但是在实际使用中,石墨烯纳米片层极易发生再堆叠,减少可被电解质离子吸附的面积。目前大多数用于超级电容器的石墨烯材料的电容密度只能达到100-270(水相电解质)或者70-120(有机相电解质)F g1。

      避免石墨烯纳米片层再堆叠的关键是破坏它们间的范德华力。有两种方法可以做到:一是增加纳米片层间的物理距离,二是通过化学改性让石墨烯片层相互排斥。但是这两种方法也同时带来各种负面的问题。物理分离会增加石墨烯片层间的空隙,减低材料的体积电容密度。化学改性通常需要引入含氧功能团或是赝电容材料,这些都会降低电容器功率密度和循环寿命。

      最近的研究显示在石墨烯片层间添加纳米尺度的垫片(比如:纳米管,纳米颗粒,长链有机分子,二维纳米材料)可以部分解决再堆叠问题。但是目前还没有最优的垫片选择。

信息来自:钽电容  AVX钽电容


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