2018年5月25日,“基于石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓超級(jí)電容技術(shù)成果鑒定會(huì)”在江蘇南通成功召開(kāi)。此次鑒定會(huì)由清華大學(xué)、江蘇中天科技股份有限公司、中天儲(chǔ)能科技有限公司、上海中天鋁線有限公司聯(lián)合組織,中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)主辦,中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟大力支持。
鑒定專家組集中了我國(guó)在碳電極材料、離子液體、電容器件、下游電力、車輛及風(fēng)電應(yīng)用領(lǐng)域的著名專家學(xué)者。中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)、楊裕生院士為鑒定專家組主任委員。
此次鑒定會(huì)鑒定成果包括:(1)提出了基于石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓超級(jí)電容技術(shù);(2)研發(fā)了高強(qiáng)度、超輕全鋁與復(fù)合鋁基泡沫集流體,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品;(3)開(kāi)發(fā)了石墨烯漿料制作、注漿于集流體、壓制集流體等極片制作新工藝,極片密度為10-15 mg/cm2, 研制了石墨烯-離子液體-鋁基泡沫集流體的高電壓雙電層超級(jí)電容器。100F-200F器件的體積能量密度達(dá)23Wh/L,500F器件的體積能量密度達(dá)16Wh/L。40C充電時(shí)能量密度是5C充電時(shí)能量密度的90%以上;(4)提出采用γ丁內(nèi)酯與EMIBF4電解液配方,使用溫度可低至-70℃。全鋁泡沫集流體與電容器均通過(guò)了權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)。鑒定專家組認(rèn)為“該技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。
清華大學(xué)騫偉中教授匯報(bào)相關(guān)技術(shù)成果
超級(jí)電容器著名專家,防化研究院曹高萍研究員認(rèn)為,傳統(tǒng)的活性炭電容器件只有做的很大,才能將電容器內(nèi)輔件材料的占比攤薄,能量密度才能提高。9000F左右器件的能量密度約為6-8Wh/kg或9-10Wh/L。本次技術(shù)鑒定中小型器件達(dá)到這么高的技術(shù)指標(biāo),非常不容易。本次技術(shù)開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人、中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)、清華大學(xué)化工系騫偉中教授介紹,體積能量密度高的超級(jí)電容器,主要面向未來(lái)的車用、航天等對(duì)器件體積要求嚴(yán)格的領(lǐng)域。國(guó)際上已經(jīng)在細(xì)化不同容量的電容器在車輛的轉(zhuǎn)向、聲頻系統(tǒng)、啟停、剎車回收能量等的應(yīng)用路線圖,我國(guó)要奮起直追。
我國(guó)在離子液體生產(chǎn)與石墨烯規(guī)模制備方面有很好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),但離子液體用作電解液需要解決低溫性能,石墨烯用于電容器,需要解決堆積密度小、吸液量大、傳統(tǒng)極片加工工藝不太適用的難題。為此,騫偉中教授在清華大學(xué)化工系開(kāi)辟了”輕金屬結(jié)構(gòu)材料”研究方向,帶領(lǐng)中天-清華研發(fā)團(tuán)隊(duì),攻關(guān)了全新的全泡沫鋁制備技術(shù),開(kāi)發(fā)的全鋁泡沫集流體同時(shí)具有強(qiáng)度高、密度小、空隙率大、化學(xué)穩(wěn)定性高等多重優(yōu)勢(shì)。該新材料不但可以應(yīng)用到雙電層電容、電池電容、鋰離子電池等廣闊的新能源領(lǐng)域,還具有減重、抗高速振動(dòng)、高通量氣流的快速傳熱與超快變速的壓力釋放等重要的航天與國(guó)防用途。
本次技術(shù)開(kāi)發(fā)中的石墨烯材料由中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位,北京北方國(guó)能科技有限公司提供。該石墨烯技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)魏飛教授認(rèn)為,石墨烯與碳納米管這類SP2雜化的狄拉克碳材料,具有大比表面積、超快輸運(yùn)與超高結(jié)晶性的本質(zhì)特性,是運(yùn)用于高電壓(4V)超級(jí)電容體系的關(guān)鍵。魏飛教授還建議,要對(duì)接各類應(yīng)用,還需要企業(yè)重視電源管理技術(shù)的研發(fā),要有國(guó)際視野。
石墨烯的制備與應(yīng)用研發(fā)長(zhǎng)期是國(guó)際熱點(diǎn),是我國(guó)新材料科技“十三五”規(guī)劃中的重要方向,超級(jí)電容器也是我國(guó)新能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。楊裕生院士督促加快該技術(shù)的工程化與應(yīng)用研發(fā),并針對(duì)泡沫集流體的開(kāi)發(fā)工藝,提出了大量寶貴的優(yōu)化改進(jìn)意見(jiàn),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在抓緊落實(shí)。工業(yè)和信息化部電子信息司王威偉處長(zhǎng)出席鑒定會(huì)并致重要講話,肯定了我國(guó)這幾年超級(jí)電容器領(lǐng)域取得的長(zhǎng)足進(jìn)步,期望超級(jí)電容器行業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用要緊密結(jié)合,把行業(yè)越做越大。