高性能石墨烯混合材料:TUM開發超級電容器|汽車製造AP

2021-02-18 汽車製造AP

■編譯：Bright

■審校：Ken

■來源：Automobil Produktion


慕尼黑工業大學（TUM）無機和有機金屬化學教授羅蘭·菲舍爾（Roland Fischer）領導的一個團隊成功地開發了一種高效超級電容器。

▲由金屬有機骨架（MOF）和石墨烯酸製成的石墨烯混合物成為超級電容器的極佳正極，因此可實現與鎳氫電池相似的能量密度。圖片:J.Kolleboyina/IITJ

根據慕尼黑工業大學（TUM）的說法，儲能系統的基礎是新型、高性能和可持續的石墨烯混合材料。它應該具有與當前使用的電池和蓄電池相當的性能數據。

據研究人員稱，新型能源存儲裝置不僅可以實現高達73Wh/kg的能量密度，大致相當於鎳氫電池的能量密度。而且憑藉其16kW/kg的功率密度，它的性能也大大超過了其他大多數超級電容器。

研究人員認為，新型超級電容器的秘密在於不同材料的組合，這就是為什麼化學家將之稱為「不對稱的」超級電容器。

為了克服普通材料的性能限制，科學家依靠所謂的混合材料。羅蘭·菲舍爾（Roland Fischer）說：「大自然充滿了高度複雜的、經過進化優化的混合材料，骨骼和牙齒就是其中的一個例子，大自然通過結合不同的材料來優化其機械性能，例如硬度或彈性。」
研究團隊將結合基礎材料的抽象思想轉移到了超級電容器上。他們使用化學修飾的石墨烯作為存儲器新正極的基礎，並將其與納米結構的金屬有機骨架（MOF）結合使用。

科學家們解釋說，石墨烯混合材料的性能一方面取決於較大的比表面積和可控制的孔徑，另一方面取決於高電導率。

對於良好的超級電容器，大的表面積也很重要。通過巧妙的材料設計，使得石墨烯酸與金屬有機骨架（MOF）化學連接成為可能。

根據慕尼黑工業大學（TUM）的研究數據，這種混合金屬有機骨架（MOF）的內表面非常大，每克高達900平方米，作為超級電容器的正極非常強大。

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