【技術(shù)】石墨烯超級(jí)電容器性能強(qiáng)悍 讓鋰電池汗顏？

　　筆者此前曾說(shuō)過(guò)電動(dòng)汽車(chē)代替燃油汽車(chē)這一國(guó)策要實(shí)現(xiàn)，“則看智能電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展所需的智能控制系統(tǒng)技術(shù)、高密儲(chǔ)能電池技術(shù)和輕量化技術(shù)的進(jìn)展了”。

　　對(duì)于智能控制系統(tǒng)技術(shù)，由于互聯(lián)網(wǎng)大伽的紛紛加入突飛猛進(jìn)，天天網(wǎng)上都有自動(dòng)駕駛電動(dòng)車(chē)的新報(bào)導(dǎo)。對(duì)于輕量化技術(shù)，由于航空工業(yè)和高鐵工業(yè)也需要此技術(shù)，輕量化技術(shù)也日新月異?？磥?lái)拖后腿的就是高密儲(chǔ)能電池技術(shù)了。

　　近日有報(bào)導(dǎo)，中科院上海硅酸鹽所研制出高性能超級(jí)電容器，暫且放開(kāi)不懂技術(shù)的記者“充7秒鐘續(xù)航35公里”的故弄玄虛，但其能量密度達(dá)41wh/kg (基于活性物質(zhì)為63wh/kg)，比現(xiàn)生產(chǎn)的超級(jí)電容器5-7wh/kg，確實(shí)是一個(gè)很大的進(jìn)步，值得稱(chēng)贊！但是，如發(fā)條橙子所問(wèn)《中科院石墨烯電池新材料真能帶飛電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)？》，這則是不少業(yè)內(nèi)人士所關(guān)心的問(wèn)題。

　　這位記者提出的疑問(wèn)歸納起來(lái)有

　　1、生產(chǎn)的成本問(wèn)題；

　　2、制備工藝工業(yè)化的可行性，特別是氮化工藝的環(huán)境影響問(wèn)題；

　　3、能量密度離電動(dòng)汽車(chē)的要求還差得太遠(yuǎn)，如何解決的問(wèn)題。

　　本文想就這些問(wèn)題，介紹一下這方面技術(shù)的進(jìn)展

　　一、成本問(wèn)題

　　用SiO2模板，然后采用CVD工藝用CH4做碳氮源，長(zhǎng)出石墨烯材料，再用氫氟酸腐蝕掉模板，得到三維石墨烯塊材料的工藝，確實(shí)其成本太高工業(yè)化生產(chǎn)難以接受。能否采用其它已有的成熟工藝降低成本呢？

　　本人認(rèn)為，是有可能的。例如采用溶膠凝膠法用石墨烯微片低成本地制備石墨烯氣凝膠三維塊。眾多的研究文獻(xiàn)已公開(kāi)了這方面的技術(shù)，浙江大學(xué)高超教授研究的三維石墨烯氣凝膠制備技術(shù)則是這類(lèi)技術(shù)的榜樣。發(fā)條橙子的文章中也指出“3D石墨烯泡沫具有很大的比表面積，以及相應(yīng)帶來(lái)的良好的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，用這樣的集流體會(huì)給材料的性能帶來(lái)很多加成，在這方面中科院金屬所成會(huì)明院士組有不少工作可以參考。”

　　但是，采用溶膠凝膠法實(shí)現(xiàn)低成本的關(guān)鍵，是如何低成本地制備石墨烯微片。

　　現(xiàn)廣泛采用化學(xué)液相機(jī)械剝離法制備二維的氧化態(tài)石墨烯微片成本高，還存在使用化學(xué)材料對(duì)環(huán)境影響大、需將石墨烯還原處理工藝長(zhǎng)導(dǎo)電性下降、二維微片易粘結(jié)成團(tuán)等等問(wèn)題。一種物理液相機(jī)械剝離法制備本征還原態(tài)三維石墨烯微片技術(shù)，制備成本低，對(duì)環(huán)境友好，為三維石墨烯電極塊用溶膠凝膠法低成本的制備創(chuàng)造了條件。

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