12月18日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了中科院上海硅酸鹽研究所的一項(xiàng)重要成果。該所研制出一種新型石墨烯材料，這種高性能超級(jí)電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯，具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，除了超快速充放電，它還可以循環(huán)充電5萬(wàn)次以上，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十多年，有望為電池能源行業(yè)帶來(lái)革命性變化。

超級(jí)電容器是重要的新型儲(chǔ)能器件，由于具有功率密度高、循壞壽命長(zhǎng)、安全可靠等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等，形成一個(gè)非常可觀的市場(chǎng)規(guī)模，近年來(lái)保持近20%的全球增長(zhǎng)率，產(chǎn)業(yè)前景突出。但現(xiàn)有超級(jí)電容器仍受限于低能量密度，遠(yuǎn)不如鋰電池應(yīng)用廣泛。

石墨烯擁有高比表面積、優(yōu)良導(dǎo)電率和穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)際研發(fā)熱點(diǎn)，并有望成為下一代高性能超級(jí)電容器的理想電極材料。

為此，中科院上海硅酸鹽所與北京大學(xué)、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)合作，設(shè)計(jì)合成一種氮摻雜的有序介孔石墨烯。它具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，比容量高達(dá)855法拉/克。組裝成的對(duì)稱器件能快速充電和快速放電，不亞于商用碳基電容器。專家表示，它的優(yōu)越性能源于：氮摻雜誘生了氧化還原反應(yīng)，也增加了電化學(xué)儲(chǔ)能活性，又沒(méi)有降低材料的高導(dǎo)電率。所研制的對(duì)稱器件在水溶液中工作安全無(wú)毒，能量密度為41瓦時(shí)/公斤，功率密度達(dá)到26千瓦/公斤。

據(jù)悉，這種新型石墨烯超級(jí)電容器體積輕巧、不易燃也不易爆，可以采用低成本制備，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。專家表示，它的研制成功，對(duì)推動(dòng)我國(guó)超級(jí)電容器的行業(yè)發(fā)展、提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)具有重要的意義。