石墨烯超级电容器的研究进展及其应用_陈丽娜.pdf

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1、第２８卷第６期中国塑料Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．６２０１４年６月ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＪｕｎ．，２０１４石墨烯超级电容器的研究进展及其应用陈丽娜，王德禧，谈述战，王梦媚，刘毅（青岛中科昊泰创新技术研究院有限公司，山东青岛２６６３００）摘要：综述了石墨烯超级电容器的研究进展，包括石墨烯的制备、改性、与赝电容电极材料的复合，石墨烯超级电容器特殊结构的设计、电解液的选择、柔性超级电容器的制备等。在石墨烯超级电容器的实际应用中，主要介绍了石墨烯的生产现状、超级电容器的厂家及应用情况，并指出未来超级电容器的应用重点将从消费电子逐渐向混合动力电动车和新能源领域转移。关键词：石墨烯；超级电容器；太阳能

2、电池；新能源；电动汽车中图分类号：ＴＢ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９２７８（２０１４）０６－０００８－１１ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＧｒａｐｈｅｎｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓＣＨＥＮＬｉｎａ，ＷＡＮＧＤｅｘｉ，ＴＡＮＳｈｕｚｈａｎ，ＷＡＮＧＭｅｎｇｍｅｉ，ＬＩＵＹｉ（ＱｉｎｇｄａｏＺｈｏｎｇｋｅＨａｏｔａｉＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ，Ｌｔｄ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒａｐｈｅ

3、ｎｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｒａｐｈｅｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ，ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇｗｉｔｈｐｓｅｕｄｏ－ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｃｈｏｏｓｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ，ａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．Ｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓａｎｄｉｔｓａｐｐ

4、ｌｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｗｉｌｌｎｏｔｂｅｌｉｍｉｔｅｄｔｏｃｏｎｓｕｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｂｕｔｅｘｔｅｎｄｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｓｏｌａｒｃｅｌｌ；ｎｅｗｅｎｅｒｇｙ；ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ石墨烯研究的快速发展更是掀起了国内外专家对０前言石墨烯超级电容器的研究热潮，目前已有国内外石墨超级电容器根据机理分为双层电容器、赝电容器烯超级电容器相关文章，中国知网已收录并发表的石和混

5、合电容器。作为储能元件，其性能介于电化学电墨烯超级电容器１４２篇，中国的专利申请７６项。国外池和传统电容之间。具有充放电时间短、使用寿命长、ＡＣＳ收录发表的石墨烯超级电容器相关文章４３篇，已温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。根据不同发布专利１０８０项，包括美国、中国、欧洲、加拿大等。容量，可用于小容量要求的备用电源及大容量电动车根据储能机理对超级电容器的要求，石墨烯超级电容和风力发电的电池等。器的研究重点主要分为电极材料的设计、电解质的选石墨烯独特的二维结构和出色的物理特性，使其择和基质的选择等，目的是为提高超级电容器的比电在超级电容器中的应用具有极大的潜力。与传统的多容和能量密度

6、。本文主要对石墨烯超级电容器的研究孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的导电性，大的比表进展进行综述，并进一步叙述石墨烯超级电容器的应面积及大量的层间构造，从而成为双电层电容器较有用情况。前景的电极材料选择和制备赝电容电极活性成分的载体材料。１石墨烯超级电容器的研究进展超级电容器的组成包括：电极材料、集流体、电解液和隔膜，结构示意图如图１所示。表征超级电容器收稿日期：２０１３－０６－０３联系人，ｃｈｅｎｌｉｎａ９８９＠１６３．ｃｏｍ的电容性能主要采用比电容、能量密度和循环寿命保２０１４年６月中国塑料·９·持率等。当前超级电容器的最大缺点是能量密度较低研究者们考虑引入“稳定剂”或者“插层剂”到

7、石墨烯层（典型的为５～１０Ｗｈ／ｋｇ），明显低于铅酸电池（２０～间，以对还原氧化石墨烯的堆叠起到抑制作用。“稳定３５Ｗｈ／ｋｇ），镍氢电池（４０～１００Ｗｈ／ｋｇ）和锂离子电池剂”、“插层剂”的加入不仅能改善超级电容器电解质－（１２０～１７０Ｗｈ／ｋｇ）的能量密度。电极的界面相容性，而且可以保证石墨烯片层的高效电化学效应。（１）插层石墨烯［４］Ｓａｍｕｌｓｋｉ等将铂粒子与石墨烯复合，铂粒子黏附在石墨烯片层上，隔离了石墨烯片层面对面的堆叠，进而使