石墨烯超级电容器雅轩淋淋.ppt

一、不同的储能器件介绍 二、石墨烯超级电容器的研究进展 三、国内外石墨烯生产现状 国外： 国内： 金路集团；中国宝安；中航三鑫。 产品：氧化石墨烯和石墨烯微片。 用途：锂电和超级电容器的电极；导电添加剂；导热薄膜；防腐涂料；增强剂。 目前，他们已自行开发出扣式石墨烯超级电容器和卷绕式石墨烯超级电容器，并在设计中试生产线，预计明年9月可建成投产。 四、应用进展 小功率超级电容器的应用： 1、在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，数据保护和备份，适用于带CPU的智能家电、电表、税控机、控制器、空调、录音机、MP3、汽车音响、电话机、太阳能灯、实时时钟等。 2、用作小功率器件的电源，如：智能水表、燃气表、消毒柜、电子门锁、太阳能设备、数字机顶盒、玩具等。 中型超级电容器的应用： 为工业应用提供更持久的连接性和功能性，例如，风车音调控制系统、机器人、DVR(动态电压调节器)，室内起重机。　　 其他应用包括电动工具和LED手电筒。 大型超级电容器的应用： 重型动力应用，如电车、军事、和其他车辆。　　 运输 1. 混合电动车（以燃油发动机作为主要动力，以二次电源作为辅助动力） 4. 超级电容与燃料电池组合而成的客车混合动力系统 日本本田公司“FCX”燃料电池车安装了高效超电容器模组，并分别于2002年7月和2002年11月获得了美国和日本政府的销售许可，成为世界上第一款取得美国政府销售许可的燃料电池车。 5. 与蓄电池联用（车辆低温启动，电叉车） 2007年底，日本小松叉车推出采用超级电容器与蓄电池混合动力技术的电动叉车。 6. 超级电容在轨道车辆能量回收中的应用 为了节约主能源同时克服能量储运耗损，在欧洲、美国和中国的一些城市运输权威正在安装由西门子TS工程师开发的Sitras?SES新一代能量存储系统。 北京地铁5号线采用了4套德国西门子公司Sitras?SES电容储能式再生电能吸收装置，目前已经投入运营。这是国内首批采用电容吸收方式的系统。 风力发电 兆瓦级风力发电机组多采用直驱式风力发电机组，直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，在桨距调节过程中，需要储能系统为变桨系统提供动力。 目前主要的储能系统有蓄电池和超级电容器两种方案。在使用过程中，逐渐发现蓄电池有一些难以克服的缺点：蓄电池的充放电特性不好，充电时间长，充电、放电电流不能太大；蓄电池需要维护，而变桨系统安装在100米高的风机上，维护成本太大；蓄电池的低温特性不好，在寒冷季节容量会衰减；蓄电池的循环寿命短，可靠性不强。 超级电容器的特点突出：高效率、大电流放电、宽电压范围、宽温度范围、状态易监控、长循环寿命、长工作寿命、免维护、环保。因此它极为适合在风力发电机组这样的工况环境中工作。风力发电变桨用超级电容器储能系统主要为了使叶轮对电机的驱动功率能够满足电机的所能承受的状态，在不同的风速条件下设定其合适的变桨角度，以满足发电机所处的工作状态在最优状态。 风力发电变桨用超级电容器储能电源的基本工作原理为：平时，由风机产生的电能输入充电机，充电机为超级电容器储能电源充电，直至超级电容器储能电源达到额定电压。当需要为风力发电机组变桨时，控制系统发出指令，超级电容器储能系统放电，驱动变桨系统工作。 国外风机厂家为了保证整个风机的可靠性，都陆续使用超级电容器作为解决方案。国内风机厂家风力发电变桨储能系统上有的使用蓄电池方案，有的在使用引进的国外成套变桨系统方案包含有国外超级电容器储能电源。 五、结论 1. 石墨烯超级电容器 电极材料设计——电极材料有较大的比表面积，且孔洞大小和分布可控，电解液容易进入。并能充分利用石墨烯层面的导电性。 可采用双层电容和赝电容组合的方式——即与其他导电高分子和金属氧化物的结合。 电解液和基质的选择——柔性基质和聚合物电解液。 2. 石墨烯的产业化进程 3. 未来的应用发展方向 电动汽车 新能源（如混合动力车和风力发电等） ——符合大容量和大功率的要求；多次循环；节能环保。 电容器与电池的结合 3. 美研制新型超级电容器，储能打破世界纪录——卷曲的石墨烯 美国俄亥俄州代顿市Nanotek Instruments公司新研制的石墨烯基超级电容器在室温下可以达到85.6 Wh/kg(80℃时为130Wh/kg)的能量密度，相当于镍氢电池的储能，却能在几秒或者几分钟内放电完毕，有望取代电池。 通过弯曲和卷曲石墨烯片，电解液可以更大比例的和石墨烯表面进行接触，从而提高储存电量。 镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg。 10μm Nano Lett.2010, 10, 4863-–4868 4. 超薄平面石墨烯超级电容器 传统超级电容器中，碳材料相对于集流体无规取向，从而限制了电解液在石墨面