黃富強課題組多孔碳材料超級電容器研究被Science報道
超級電容器是重要的新型儲能器件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長和安全可靠等特點。目前超級電容器已應(yīng)用于混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備等,形成一個非?？捎^的市場規(guī)模，近年來保持近20%的全球增長率,產(chǎn)業(yè)前景突出。但現(xiàn)有超級電容器仍受限于低能量密度（商用活性炭：5–6 瓦時/公斤），遠不如鋰電池（>80瓦時/公斤），原因在于較低的比容量（<250法拉/克）。而同屬碳基的石墨烯，因擁有高比表面積、優(yōu)良導(dǎo)電率和穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)特點，久為研發(fā)熱點，并有望成為下一代高性能超級電容器的理想電極材料。
黃富強教授研究團隊設(shè)計合成一種氮摻雜的有序多孔碳材料，具有極佳的電化學(xué)儲能特性，比容量高達855法拉/克。此項工作主要在中科院上海硅酸鹽研究所完成，北京大學(xué)和美國賓西法尼亞大學(xué)參與部分工作。這種新材料組裝成的對稱器件能快速充電和快速放電，不亞于商用碳基電容器。它的優(yōu)性源于：氮摻雜誘生了氧化還原反應(yīng)，也增加了電化學(xué)儲能活性，又沒有降低材料的高導(dǎo)電率。所研制的對稱器件在水溶液中工作安全無毒，能量密度為41瓦時/公斤（基于活性物質(zhì)為63瓦時/公斤），功率密度達到26千瓦/公斤（基于活性物質(zhì)為44千瓦/公斤）。
若這種新型碳材料所制備成水性電解液的超級電器，與目前有機電解液超級電器驅(qū)動的公共汽車相比，行駛里程可以從5-8公里提高至25-40公里。多孔碳材料可以采用低成本制備，實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競爭優(yōu)勢，在快速充放方面又遠遠優(yōu)于鋰電池，它的研制對推動我國超級電容器的行業(yè)進展，提升行業(yè)競爭優(yōu)勢，具有重要的意義。
該研究結(jié)果已經(jīng)2015年12月18日在《科學(xué)》期刊發(fā)表（Science 2015, 350 1508）。
這項研究得到國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
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