石墨烯基超級(jí)電容器電極材料

1、Seminar 石墨烯基超級(jí)電容器電極材料研究進(jìn)展中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室主要內(nèi)容2007. 01超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用總結(jié)與展望總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介 充放電速度快 循環(huán)壽命長 工作溫度范圍寬 環(huán)境友好雙電層電容器法拉第贗電容器不對(duì)稱電容器利用高比表面積電極和電解質(zhì)間形成的界面雙電層電容儲(chǔ)存能量 利用快速、高度可逆的化學(xué)吸附脫附和氧化還原反應(yīng)儲(chǔ)存能量將雙電層電容電極和法拉第贗電容電極相結(jié)合的新一代超級(jí)電容器超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介

2、能量密度較低開發(fā)高比表面積的電極材料是提高性能的重要途徑之一超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介主要內(nèi)容2007. 01超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用總結(jié)與展望總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用被引用次數(shù)：11864 （Nov 2013）安德烈海姆 康斯坦丁諾沃肖洛夫很有潛力的超級(jí)電容器電極材料石墨烯理論比表面積大電導(dǎo)率高機(jī)械強(qiáng)度高化學(xué)穩(wěn)定性好石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用8機(jī)械剝離法外延生長法化學(xué)氣相沉積法氧化石墨還原法工藝簡單產(chǎn)量較高成本低廉石墨烯石墨烯在雙電層電容器在雙電層電容器中

3、的應(yīng)用中的應(yīng)用介質(zhì)介電常數(shù)電極材料有效表面積雙電層厚度雙電層電容器充放電示意圖多孔碳電極結(jié)構(gòu)示意圖增加電極材料比表面積是提高電容的有效途徑 KOH活化法制備高比表面石墨烯BET：3100 m2 g-16KOH + 2C 2K + 3H2 + 2K2CO3Y. Zhu et al. Science 2011, 332, 1537石墨烯石墨烯在雙電層電容器中在雙電層電容器中的應(yīng)用的應(yīng)用 包含大量單層石墨烯 形成三維多孔網(wǎng)絡(luò)166 F g-12400 m2 g-1激光劃片法制備微型超級(jí)電容器EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475 石墨烯石墨烯在雙電

4、層電容器在雙電層電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用 簡易 易放大激光劃片法制備微型超級(jí)電容器EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475 182 F g-1 (1 A g-1)石墨烯石墨烯在雙電層電容器在雙電層電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用 高電導(dǎo)率(2.35103 S m-1) 大比表面積(1500 m2 g-1)和相互交叉的電極結(jié)構(gòu)有助于縮短電解液中離子的擴(kuò)散遷移路徑96%自組裝法制備平面超級(jí)電容器J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 14231427石墨烯石墨烯在雙電層電容器在雙電層電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用堆疊式平面式 平

5、面結(jié)構(gòu)更加有利于電解質(zhì)向電極內(nèi)部的遷移擴(kuò)散，有效提高石墨烯片層的利用率J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 14231427形狀堆疊式(F cm-2)平面式(F cm-2)RMGO140394247 F g-1 (394 F cm-2)平面式堆疊式石墨烯在雙電層電容器中的應(yīng)用石墨烯在雙電層電容器中的應(yīng)用自組裝法制備平面超級(jí)電容器金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)模型石墨烯與金屬氧化物間的協(xié)同效應(yīng)金屬氧化物電極材料 能量密度高 功率密度低 導(dǎo)電性差 循環(huán)穩(wěn)定性差 氧化還原過程 中結(jié)構(gòu)變化石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用錨定式包裹式

6、膠囊式三明治式層狀式混合式Z. Wu et al. Nano Energy, 2012, 1, 107比電容高達(dá)1335 F g-1（放電電流：2.8 A g-1） Ni(OH)2納米片直接生長并錨定于石墨烯表面，二者間的化學(xué)鍵和范德華力可以加速電子的傳遞單晶Ni(OH)2/石墨烯納米片H. Wang et al. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 7472石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用108 m2 g-1281 m2 g-1Z. S. Wu et al. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3595石墨烯錨定RuO

7、2H2O石墨烯與RuO2之間的協(xié)同效應(yīng) 石墨烯表面含氧官能團(tuán)對(duì)RuO2起錨定作用，抑制RuO2顆粒團(tuán)聚 錨定于石墨烯表面的RuO2可避免石墨烯片層堆疊20 Wh kg-1Ru: 38.3 wt%97.9%570 F g-1 （1mV s-1）石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用原位聚合法制備石墨烯-聚吡咯復(fù)合電極材料S Bose et al. Nanotechnology, 22 (2011) , 295202石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用原位聚合法制備石墨烯-聚吡咯復(fù)合電極材料S Bose et al. Nanotechnology, 2

8、2 (2011) , 295202 石墨烯可以加速PPy環(huán)中-C或者-C原子的氧化和去氧化 PPy在石墨烯表面的附著縮短了電解液中離子的擴(kuò)散遷移路徑 石墨烯承擔(dān)部分PPy氧化還原時(shí)的機(jī)械變形267 F g-1137 F g-1PPGNS20PPy石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用氧化石墨烯-聚苯胺納米線陣列J. Xu et al. ACS Nano, 2010, 4, 5019采用不同濃度的苯胺制備的PANI-GO的SEM圖苯胺濃度與制得PANI-GO比電容的關(guān)系圖PANI在GO表面異相成核PANI在體相內(nèi)均相成核0.05M0.06M石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉

9、第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用氧化石墨烯-聚苯胺納米線陣列 石墨烯表面的有序且較小直徑的PANI納米線可改善離子傳輸，提高PANI的利用率 石墨烯承擔(dān)部分PANI氧化還原時(shí)的機(jī)械變形 豎直的PANI納米線陣列可以靈活的應(yīng)對(duì)應(yīng)力變化555 F g-1 92% J. Xu et al. ACS Nano, 2010, 4, 5019石墨烯石墨烯在法拉第贗電容器在法拉第贗電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用PANI-GOPANI石墨烯在不對(duì)稱超級(jí)電容器中的應(yīng)用正極 石墨烯-金屬氧化物 石墨烯-導(dǎo)電聚合物Graphene/CNT/PANIQ. Cheng et al. Carbon, 2011, 49, 2917; Q

10、. Cheng et al. J. Power Sources, 2013, 241, 423石墨烯石墨烯在不對(duì)稱電容器在不對(duì)稱電容器中的應(yīng)用中的應(yīng)用主要內(nèi)容主要內(nèi)容2007. 01超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用總結(jié)與展望總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 石墨烯理論比表面積大、電導(dǎo)率高、機(jī)械強(qiáng)度高和化學(xué)穩(wěn)定性好，是一種非常有潛力的超級(jí)電容器電極材料 石墨烯片層易發(fā)生堆疊，導(dǎo)致其比表面積下降總結(jié)與展望總結(jié)與展望主要內(nèi)容2007. 01超級(jí)電容器簡介超級(jí)電容器簡介石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用總結(jié)與展望總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)參考

11、文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1. EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475 2. Q. Cheng et al. J. Power Sources, 2013, 241, 4233. Y. Huang, J. Liang, Y. Chen. Small, 2012, 8, 1805 4. Z. Wu, G. Zhou, Li. Yin, et al. Nano Energy, 2012, 1, 1075. EI-Kady, MF et al. Science, 2012, 335, 13266. Y. Zhu et al. Science, 2011, 332, 15377. S. Bose et al. Nanotechnology, 22 (2011) , 2952028. Q. Cheng et al. Carbon, 2011, 49, 29179. J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 1423142710. H. Wang et al. J. Am. Che