"网"上添“酚”——超级电容器续航者

简介

在环境污染日益严重和化石燃料严重短缺的背景下，开发具有高能量密度的优秀电化学储能装置是实现清洁和可持续能源未来的关键所在。研发新型绿色环保能源，超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品之一，正在被越来越多的国家和企业争相研制和生产。 目前，电池作为主要的储能设备，因功率密度较差而不能与超级电容器媲美。本项目设计的新型超级电容器在不牺牲功率密度的前提下，其能量密度达到 68.83 Wh/kg（在1.6 V池电压下），它不但能点亮60个串联的LED灯泡，而且点亮秒表放电时间持续高达52分钟。最重要的是其循环5万次后电容保留率仍为100%！该超级电容器电极材料是通过有机酚（MOC）与石墨烯（rGO）的自组装及非共价π–π作用，将MOC锚定在rGO上，制备出具有分层多孔结构的3-甲氧基邻苯二酚非共价自组装石墨烯气凝胶（MOC-rGO），其比电容为 415 F/g。而且丰富的分级多孔结构以及形成的三维立体导电网络能缓解石墨烯的堆积。此外，由其构筑的非对称超级电容器还可用于便携式可穿戴设备、宿舍用的小夜灯，电动玩具、蓝牙耳机等小功率电器的驱动电源，从而发挥超级电容器功率密度高、容量大、使用寿命长、经济环保等的优点。 有机分子来源广泛，价格低廉，成本较低。通过不同的合成方法可以设计和调控有机分子的结构，从而可以改变其化学、物理性能来满足对特定应用的需求，作为一种绿色可再生材料，为复合电极材料的制备提供更多的选择，为开发新型化学储能装置提供更广阔的空间。 该产品应用对于实现清洁低碳、安全、绿色的能源开发及我国应对全球气候变化，促进传统化石能源节约和可持续利用及实现碳中和具有重要意义。