近日，中國科學(xué)院青島儲能院研發(fā)出的新型石墨烯基高能量度鋰離子電容器技術(shù)在北京通過了由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的專家鑒定和評價。鑒定委員會專家一致認為該項成果創(chuàng)新性強，總體達到國際先進水平，具有較好的推廣價值，并建議盡快推進產(chǎn)業(yè)化進程，滿足國家需求。
鋰離子電容器是一種兼具雙電層超級電容器高功率特性與較高能量密度特點的電化學(xué)儲能器件，具有非常好的發(fā)展前景。近年來，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研究團隊圍繞高能量密度鋰離子電容器關(guān)鍵材料與核心技術(shù)，開展了一系列原創(chuàng)性研發(fā)工作。
該技術(shù)突破了石墨烯復(fù)合電極設(shè)計與批量制備、可控均勻預(yù)嵌鋰、充放電脹氣抑制及特殊集流極片涂布等技術(shù)難題，在實踐中總結(jié)出石墨烯基鋰離子電容器制備技術(shù)和工藝，并自力更生設(shè)計建設(shè)了國內(nèi)第一條鋰離子電容器的中試生產(chǎn)線，研發(fā)出了最高容量3500F/4V型鋰離子電容器單體，器件的能量密度高達55Wh/L(20.5Wh/kg)、功率密度高達5kW/L，循環(huán)性能好(10000次循環(huán)容量保持率95%以上)，低溫性能良好(-30度容量為常溫的72%以上)的鋰離子電容器，相關(guān)器件已通過原輕工業(yè)部蘇州電源所的第三方權(quán)威檢測。
從實驗室的原理論證、小試突破到中試放大，青島儲能院團隊經(jīng)過多年艱苦的技術(shù)攻關(guān)，先后探索多種材料體系，并深入分析了相關(guān)材料的儲鋰機制和界面效應(yīng)，最后確定了氮摻雜石墨烯復(fù)合材料路線和相對應(yīng)的技術(shù)路線。
下一步，鑒于該儲能器件兼顧較高功率和較高能量密度，快充快放，非常適合作為能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“能量桶”，青島儲能院正在基于該“能量桶”，利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立一個小型的近零碳排放示范區(qū)。圍繞該儲能器件的關(guān)鍵材料和核心技術(shù)，青島儲能院已獲得授權(quán)發(fā)明專利9項，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。2015年初青島儲能院就已經(jīng)利用該器件構(gòu)建48V系統(tǒng)在電動車電源等方面進行了示范應(yīng)用，最近青島儲能院正爭取把此技術(shù)盡快用于軌道交通領(lǐng)域。
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