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新型非对称高储能密度超级电容器

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基础信息

C201809180010B
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技术详述

超级电容器被认为是能量储存领域的一项革命性发展,其具有超长使用寿命,充放电极快使其功率密度达到电池5~10倍。能量密度虽远远高于电容器,但储能密度的进一步提升仍有巨大空间。 

传统对称型超级电容器正负电极电容相等,其总的比电容等于正负电极容量的一半,而对于非对称型超级电容器,其法拉第型电极材料的比电容远大于双电层电容电极,其总的比电容相当于对称电容器的2倍,其工作电压也可提高,从而大大提高其能量密度。

技术优势

该技术以表面沉积PEDOT的定向生长碳纳米管为正极,以定向排列的多孔石墨烯为负极,以离子液体为电解液,通过两电极电容匹配组装非对称超级电容器。

定向生长的碳纳米管间铅直的通道使电解液中离子快速迁移至电极板附近以提高充放电速率,其表面沉积的导电聚合物通过可逆赝电容电化学反应储存更多电荷以进一步提高比电容;同时多孔石墨烯更大的比表面积以及更多中孔数量也为离子传输和存储提供了空间,同时可拓宽其工作电压及工作温度,其电化学窗口较宽(3~4V),工作温度范围较宽 (- 40 ~70 oC)。

方案设计集多方先进成果于一体,其综合体系构成及结构设计还未见报道。

效果指标

本案的非对称超级电容器技术较成熟,获得在离子液体中正电极比电容>260 F/g,负电极比电容>200F/g的最佳条件,继而获得能量密度>100KW/L(或>150KW/Kg),功率密度>120wh/L(或>180wh/Kg)的超级电容器。

适用对象

为能量型与功率型并重的超级电容器提供新的技术途径,尤其为小体积轻便的能量存储设备提供解决方案必选的器件。

期望取得的新突破不仅能促使充电更快的手机和汽车诞生,而且也会催生更小的电子产品。