石墨烯电池,超级电容器是什么?

新能源电池材料 2020-03-26 1 0

石墨烯

石墨烯超级电容器是什么?

石墨烯超级电容器是一种功率型的储能器件,通过电极材料与电解液界面形成双电层,或电极表面快速的氧化还原反应来储存电能。与人们熟知的普通电容器相比,在相同重量的情况下,它的电能储存量和放电时间要大出成百上千倍,而功率只有普通电容器的约1/10。

石墨烯超级电容器在新能源汽车中的应用:

1、石墨烯超级电容器已经作为储能部件应用在混合动力公交车、增程式 电动公交车、燃料电池汽车、城市轨道交通、纯电动汽车上。主要与其他能量部件(发动机、蓄电池、燃料电池)并联工作,提供车辆启动需求的高功率,承受制动 能量回馈和大电流快速充电的高功率冲击。在城市公交中也可单独使用。

2、石墨烯超级电容器的使用效果显著。与传统燃油汽车组成混合电动车时,超级电容器的使用通过回收刹车能量就可有10%至20%的节油率。但是,超级电容主要发挥的还是配角作用,如果与内燃机并联,可减小其设计功率,减轻重量,节省油料,降低污染;如果与燃料电池并联,则可使其适应加减速的需求;如果与各种蓄电池并联,则可延长电池寿命,回收车辆减速时的动能,节省能源。然而,在短期内,超级电容器有其局限性,除电动公交外,它还不能作为普遍、独立的车用储能电源。

石墨烯电池

石墨烯是一种由碳原子结合形成的蜂窝状晶格结构,由于它所拥有的无数惊人的属性,它被公认为是一种“神奇的材料”。它是电和热能的有效导体,极轻的化学惰性,并且具有较大的表面积。它也被认为是环保和可持续的,有无限的可能性,无数的应用。

在电池领域,随着石墨烯的增强,传统的电池电极材料(以及预期电极材料)有了显著的提高。石墨烯可制造轻便、耐用、适用于高容量储能的电池,并缩短充电时间。它将延长电池的寿命,这与涂在材料上或添加到电极上以达到导电性的碳量负相关,而石墨烯在不需要常规电池使用的碳量的情况下增加电导率。

石墨烯可以通过多种方式提高电池的能量密度和形状。锂离子电池可以通过将石墨烯引入电池的阳极,利用材料的电导率和大表面积特性来实现形态优化和性能。

人们发现,制造混合材料也有助于电池的增强。以钒氧化物(VO2)和石墨烯为例,可以在锂离子阴极上使用,并可快速充电和放电,同时也可实现大电荷循环的耐久性。在这种情况下,VO2提供了高的能量容量,但是电导率很低,可以用石墨烯作为一种结构的“主干”来解决这一问题,从而使VO2产生一种既能提高容量又具有良好导电性的混合材料。

此外,还发现,制造混合材料也可以用于实现电池的另一个例子是LFP(磷酸铁锂)电池,这是一种可充电的锂离子电池。它的能量密度比其他锂离子电池要低,但功率密度更高(这是电池提供能量的一个指标)。用石墨烯来增强LFP阴极,使电池重量轻,比锂离子电池快得多,并且比传统的LFP电池有更大的容量。"

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