石墨烯電池與超級電容器有哪些優(yōu)劣勢？ 誰將會是儲能界未來？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-20 15:32
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我們對于石墨烯已不再陌生，作為“萬用材料”石墨烯被廣泛使用。而近期石墨烯鋰電池的出現(xiàn)更是讓儲能行業(yè)狂歡，由西班牙科學家研制出的石墨烯鋰電池據(jù)說充電完成只需8分鐘，電池續(xù)航能到1000英里，秒殺傳統(tǒng)汽油車，這為新能源汽車發(fā)展帶來了巨大的想象空間，石墨烯鋰電池因此被稱為“超級電池”。
不過遺憾的是，這項技術(shù)普及到汽車身上仍舊需要時間。首先鋰電池的技術(shù)需要改進，其次作為新興材料，石墨烯的制備對于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)來說仍舊具有難度。于是業(yè)界有專家將目光聚焦到另外一種技術(shù)上，那就是出現(xiàn)已久而備受忽視的超級電容器。
作為儲能器件的一種，超級電容器在充放電過程中釋放的能量巨大，但功率卻只有同重量普通電容器的十分之一。由于超級電容器充放電過程是物理變化，與化學變化的鋰電池充放電過程相比，超級電容器可以快成快放，不用擔心損傷電池。因此業(yè)界專家認為其以上優(yōu)勢可以取代鋰電池成功搭載在新能源汽車中。
超級電容器目前已被使用在城市公交與乘用轎車領(lǐng)域，然而因為超級電容器體積大售價高，因此在應用于新能源汽車時容易遭遇限制。與石墨烯鋰電池需要提高鋰電技術(shù)與石墨烯產(chǎn)能一樣，未來超級電容器要想進一步發(fā)展，則需要提高性價比：如何在相同體積情形下，提高超級電容器價值?超級電容器，是一種新型的具有遠超傳統(tǒng)電容器電容，以及超高儲能密度的電容器。通過在兩個隔離的極板上儲存相反電荷，超級電容器可以儲存大量的能量。與傳統(tǒng)電容器不同，超級電容器不再使用固態(tài)電介質(zhì)，而是使用靜電雙電層電容和電化學贗電容。
靜電雙層電容使用碳材料電極達到傳導電極和電解液的亥姆霍茲雙層界面上的電荷分離，這種電荷分離在空間上達到埃的量級（0.3納米~0.8納米），遠遠小于傳統(tǒng)電容器。
電化學贗電容器使用金屬氧化物和高分子導電聚合物作為電極，借助氧化還原反應和電吸附中的感應電荷轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)超高的電荷存儲，也是超級電容器的一種。
更高，更快，更強
與傳統(tǒng)電池相比，超級電容器具有更高的能量密度（300W/kg~5000W/kg，約為電池的 5~10 倍）、更快的充放電速度（充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的 95% 以上）以及更多的充放電循環(huán)（深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達 1~50 萬次，也就意味著更長的使用壽命）、更高的儲電放電效率（大電流能量循環(huán)效率超過 90%）。
超級電容器主要應用于需要快速充放電循環(huán)和短期能量存儲的場景，目前已經(jīng)在汽車的啟停系統(tǒng)（減速或短停車時將動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在超級電容器里再在加速時電容器放電從而達到節(jié)油的目的）、超級電容公交車、城市軌道交通以及物流搬運車等領(lǐng)域開啟商用化進程。
同時在風力發(fā)電、光伏發(fā)電、電梯、港口機械和數(shù)據(jù)中心快速啟動、傳統(tǒng)消費電子領(lǐng)域如手機等方面具有較大發(fā)展前景，是未來儲能器件的重要組成部分。
這些發(fā)展離不開他們
超級電容器的快速發(fā)展離不開這三位卓越科學家的貢獻，他們在這一領(lǐng)域浸淫多年，是碳材料研究的先驅(qū)，率先提出很多新型碳材料的合成方法并推進了這些材料在儲能方面的應用。
