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石墨烯又有新應用 調層間距電化學電容器

儀表研發 2020年02月19日 14:30:29 來源:儀表網人氣:25762
  【儀表網 儀表研發】什么是石墨烯呢?據了解,石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。
 
  石墨烯中電子載體和空穴載流子的半整數量子霍爾效應可以通過電場作用改變化學勢而被觀察到,而科學家在室溫條件下就觀察到了石墨烯的這種量子霍爾效應。 石墨烯中的載流子遵循一種特殊的量子隧道效應,在碰到雜質時不會產生背散射,這是石墨烯局域超強導電性以及很高的載流子遷移率的原因。
 
  小編理解到:近日,石墨烯又有新應用,就是可調層間距、高效孔的電化學電容儲能研究。研究人員制備了不同比例的氧化石墨烯和熱膨脹還原石墨烯的混合溶液,經過真空抽濾,得到片層間距可調節的復合石墨烯基薄膜。通過調控片層間距,實現了優化整個電極材料孔隙率的效果。
 
  電化學電容器具有可快速充電、功率高、循環壽命長、工作溫度范圍寬、安全性能高等優點,可用作大功率電源,在混合電動汽車、備用電源、便攜式電子設備等領域都具有廣闊的發展前景。然而電化學電容器相比于電池其能量密度較低,即單位體積內儲存的能量低,限制了其更廣泛的應用范圍,尤其是在便攜式智能設備中的應用, 需要進一步提高體積能量密度。
 
  電化學電容器的單元由一對電極,隔膜和電解質組成,兩電極之間為電子阻塞離子導通的隔膜,隔膜及電極均浸有電解質。用于電化學電容器電極材料的主要有碳材料、金屬氧化物和導電聚合物等。碳基材料是目前工業化最成功的超級電容器電極材料,近來的研究主要集中在提高材料的比表面積和控制材料的孔徑及孔徑分布。
 
  此外,當電極材料的孔隙尺寸與電解液的離子尺寸相匹配時,孔隙的空間利用達到了優化,從而極大化了體積能量密度。在此基礎上,科研人員設計了全固態柔性電化學電容器,石墨烯薄膜電極材料本身良好的彎折性能,保證了整個器件的柔性,并進一步發展了智能器件,通過根據實際需求改變電路連接方式,實現了不同的輸出效果。
 
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