我國研究人員通過太陽能加熱增強(qiáng)石墨烯超級電容器的儲能能力

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院王振揚教授的研究小組通過太陽能加熱增強(qiáng)了石墨烯超級電容器的儲能能力，相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》上。在低溫環(huán)境下，電解質(zhì)離子的擴(kuò)散受阻嚴(yán)重制約了超級電容器的電化學(xué)性能，具有太陽-熱特性的電極材料有望為解決這一問題提供新的策略。然而，開發(fā)既具有優(yōu)良的太陽-熱特性又具有高儲能能力的電極材料仍然是一個挑戰(zhàn)。 5?L<N:;J_  
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在這項研究中，研究人員通過激光誘導(dǎo)技術(shù)制備了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜。他們通過脈沖電沉積將聚吡咯均勻地復(fù)合到石墨烯網(wǎng)絡(luò)中。得到了石墨烯/聚吡咯復(fù)合電極，并由此構(gòu)建了一種新型的太陽熱增強(qiáng)型超級電容器。 %UM *79  
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這種超級電容器具有許多優(yōu)點。當(dāng)溫度下降到零下30攝氏度時，在光照強(qiáng)度為1.0 kW m-2的太陽光照射下，通常嚴(yán)重退化的超級電容器的電化學(xué)性能可以迅速增強(qiáng)到室溫水平。同時，在室溫（15℃）下，在光強(qiáng)度為1.0 kW m-2的太陽能照射下，器件的表面溫度增加了45℃。 X?$_Sd"G+5  
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研究小組的成員Li Nian博士解釋了其中的原因。電極溫度提高后，優(yōu)化的孔隙結(jié)構(gòu)和增加的電解質(zhì)離子擴(kuò)散率使儲能能力提高了4.8倍（比電容和能量密度分別達(dá)到2755.2 mF cm-2和21.55 mWh cm-3）。此外，由于固體電解質(zhì)得到了很好的保護(hù)，在經(jīng)過10000次的充放電后，超級電容器的電容保持率仍高達(dá)85.8%。