石墨烯超級電容打破儲存紀錄
- 上線日期：2010/12/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國的研究人員利用石墨烯製作出儲存能量相當於鎳氫電池，但充放電過程僅需數秒至數分鐘的超級電容器(supercapacitor)。此新元件在室溫的比能量密度(specific energy density)為85.6 Wh/kg，在80°C則高達136 Wh/kg，為目前奈米碳材料電容元件的最高紀錄。
電容器可用來儲存電荷，而超級電容器(正式名稱為電雙層電容器或電化學電容器)在外加電壓下，電解液與電極介面間會形成雙層結構，因此可以儲存更多電荷。最近，俄亥俄州Nanotek Instruments的Bor Jang等人利用石墨烯製作出容量驚人的超級電容器。
該團隊在製程中將石墨烯電極與5wt% 的Super P(乙炔黑，為一無機顏料，可作為導電添加物)及10wt%的鐵氟龍黏著劑混合，接著將其塗佈於一集電器上，最後在手套箱中組裝出銅板大小的電容器。電解液是EMIMBF4，而電解液與電極介面由 Celguard-3501構成。
Jang表示此超級電容的能量密度值相當於鎳氫電池，但卻只需數秒到數分鐘的充電時間，是能源科技上的一大突破。快速充電的特性讓此元件得以應用在手機、數位相機以及小型電動車輛。該團隊成員包含俄亥俄州Angstron Materials公司以及中國大連理工大學的科學家，現正進一步提升元件的能量密度。Jang表示他們的目標是要達到目前最佳的鋰電池的儲電量，同時維持能在兩分鐘內完成充電。
Jang的團隊在2006年時首先製作出石墨烯電容，隨後科學家不斷提昇其性能，但始終低於理論預測值550 F/g。Jang解釋雖然單層石墨烯具有高達2.675 m2/g的比表面密度，但石墨烯有重覆堆疊的問題，以至於無法達到理論電容質；他們計畫採用彎曲的石墨烯來避開此問題。詳見Nano Letters 10 , pp 4863–4868 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/44469
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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