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石墨烯实现超级电容电池
- by wittx 2020-03-07
【超级电容优点】（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上；（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”；（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍；（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；（7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；（8）检测方便，剩余电量可直接读出；（9）容量范围通常0.1F--1000F 。【超级电容实现电池】
由于超级电容有良好的性能，通过电容实现电池，可以继承电容的良好特性，从而实现电池飞跃性发展！【核心发现】
墨尔本大学化工系团队前期发展了一种由多层堆叠石墨烯组装而成的层间距连续可调的薄膜材料，实现了高能量密度的超级电容器（Science, 341, 534 (2013))。在本研究中，该团队巧妙地将超级电容器与传统的膜传输实验结合起来，发现在石墨烯膜上施加一个很小的电压（< 1 伏）就可以显著地改变石墨烯层间的双电层结构，从而实现对层间离子扩散的调控。传统理论认为在施加外加电压，极化程度变高的情况下离子扩散会变小。然而，研究人员却发现在层间距小于2 纳米的石墨烯膜内的离子扩散速率即使在较低的外加电场的极化下被显著加强，且控制幅度突破传统材料。
图一 石墨烯超级电容器实现离子扩散性质的调控
a)装置图；
b) 石墨烯电容器控制层离子传输的扩散曲线；
c) 不同电压下离子扩散控制的响应曲线；
d)电容控制离子传输的响应时间和循环稳定特征；
图二 石墨烯超级电容器控制离子扩散性质随限域尺度和扩散浓度的标准化控制曲线。
【潜在影响】
这项工作揭示的电控离子传输性质的机制以及机制的离子特异性为将来开展研究离子在材料限域中的场效应奠定了基础，提供了新的实验手段去实现生理兼容的纳米离子器件。该工作也可能为石墨烯基超级电容器打开全新的应用领域。
http://www.cailiaoniu.com/144947.html
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