石墨烯超级电容器-雅轩淋淋.ppt

石墨烯超级电容器的制造技术及其应用进展;主要内容;一、不同的储能器件介绍;储能特点：;储能机理：;石墨烯作为超级电容器电极材料的优势 ① 石墨烯具有大的比表面积 单层石墨烯的比表面积理论值达到2630m2/g。② 石墨烯的平面片状结构有利于电解液的浸润和离子的吸附/解吸，提高电容器的储能密度和功率特性。石墨烯片层搭接形成的稳定介孔结构，能增大电容器有效利用的双电层面积。 ③ 石墨烯片层具有优异的导电和导热性——降低内电阻。并提高其散热性能，从而提高电容器的充放电速率和功率密度。;二、石墨烯超级电容器的研究进展;Science, 2012, 335(6), 1326-1330;2. 科学家用石墨烯合成新型碳材料——KOH活化;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;4. 超薄平面石墨烯超级电容器; 日本物质材料研究机构（NIMS）通过在石墨烯中添加CNT来制作电极，在石墨烯中添加CNT之后，CNT会通过自组装方式自然地进入石墨烯中。这制造了适当的间隙，使电流及离子的密度增加。 　　NIMS采用该电极与水性电解液制造EC时发现，电极单位重量的输出功率密度为58.5kW/kg，单位重量的能量密度为62.8Wh/kg，“分别是采用活性炭电极时的10倍”（NIMS）。采用离子液体作为电解液时，能量密度进一步提高到了155.6Wh/kg。;6. 兰州化物所超级电容器用石墨烯电极材料研究获进展——基质;三、国内外石墨烯生产现状;Date;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。;超级电容器储能的优势： 瞬时大功率 快速充放电 循环次数多（寿命长） 使用温度范围宽;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。　　;目前的市场结构状况;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）;以超级电容器为脱线运行动力的变频驱动空调无轨电车的实测结果如下： 一次充电公交模式续行里程7.9km，平均车速22km/h，电容器输出能量5kw。 续行里程测试结束后进行充电测试，充足电时间为90s。 0→40km/h加速时间为16.5s。 最高车速为44.8km/h。 7.8%坡道上驻坡后，顺利通过爬坡。 再生制动能量回收明显。;法国bollore和法国电力公司合作得到的BatScap Bluecar-brochure-en，该车于2012年日内瓦车展“绿色展览馆”上展出。 Blue Car采用Batscap的LMP电池与超大电容器可以实现超过250公里的续航里程，极速可以达到130km/h，加速可达到60km/h需要6.3s。;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