黃富強(qiáng)課題組多孔碳材料超級(jí)電容器研究被Science報(bào)道
超級(jí)電容器是重要的新型儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全可靠等特點(diǎn)。目前超級(jí)電容器已應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等,形成一個(gè)非?？捎^的市場(chǎng)規(guī)模，近年來(lái)保持近20%的全球增長(zhǎng)率,產(chǎn)業(yè)前景突出。但現(xiàn)有超級(jí)電容器仍受限于低能量密度（商用活性炭：5–6 瓦時(shí)/公斤），遠(yuǎn)不如鋰電池（>80瓦時(shí)/公斤），原因在于較低的比容量（<250法拉/克）。而同屬碳基的石墨烯，因擁有高比表面積、優(yōu)良導(dǎo)電率和穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，久為研發(fā)熱點(diǎn)，并有望成為下一代高性能超級(jí)電容器的理想電極材料。
黃富強(qiáng)教授研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成一種氮摻雜的有序多孔碳材料，具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，比容量高達(dá)855法拉/克。此項(xiàng)工作主要在中科院上海硅酸鹽研究所完成，北京大學(xué)和美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)參與部分工作。這種新材料組裝成的對(duì)稱器件能快速充電和快速放電，不亞于商用碳基電容器。它的優(yōu)性源于：氮摻雜誘生了氧化還原反應(yīng)，也增加了電化學(xué)儲(chǔ)能活性，又沒有降低材料的高導(dǎo)電率。所研制的對(duì)稱器件在水溶液中工作安全無(wú)毒，能量密度為41瓦時(shí)/公斤（基于活性物質(zhì)為63瓦時(shí)/公斤），功率密度達(dá)到26千瓦/公斤（基于活性物質(zhì)為44千瓦/公斤）。
若這種新型碳材料所制備成水性電解液的超級(jí)電器，與目前有機(jī)電解液超級(jí)電器驅(qū)動(dòng)的公共汽車相比，行駛里程可以從5-8公里提高至25-40公里。多孔碳材料可以采用低成本制備，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在快速充放方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰電池，它的研制對(duì)推動(dòng)我國(guó)超級(jí)電容器的行業(yè)進(jìn)展，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具有重要的意義。
該研究結(jié)果已經(jīng)2015年12月18日在《科學(xué)》期刊發(fā)表（Science 2015, 350 1508）。
這項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
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