【成果推介】柔性石墨烯高能快充储能器件

为充分发挥高校优势科研资源，搭建产学研深度融合的技术创新体系，加速科技成果转化。华中科技大学科技园面向社会各界创业者、企业家，定期推介科技成果，架起“供给端”与“需求端”的桥梁，助力科技成果转化提质增效，本期【成果推介】栏目的成果来自华中科技大学。

所属领域：新能源和新材料

痛点问题

柔性电子技术是智能时代的核心科技，柔性电池是未来柔性电子设备的标配。目前市场上的柔性电池存在诸多痛点问题，主要涉及技术、市场以及成本等方面。包括：

①柔性电池的核心技术是柔性基底材料和高性能电极材料的研发，但目前市场上可用的柔性基底材料在性能和生产工艺以及成本上仍存在一定的局限性。

②高性能电极材料需要具备高能量密度和安全性能、低成本、长寿命等特点，但目前市场上的柔性电极主要基于柔性锂离子聚合物技术，存在能量密度低，材料资源有限、回收难，稳定性、安全性较差，使用温度范围窄等缺点。

③由于柔性电池的市场需求为各种柔性电子设备等，目前全球市场高速增长，各个行业积极布局，但且未产生龙头行业。

解决方案

本团队通过电化学、材料学、机械制造多学科交叉融合创新，开发了轻质柔性、安全稳定的高能快充石墨烯基柔性超级电容器产品。关键技术包括用于柔性超级电容器集流体的三维多孔石墨烯组装体的构筑，石墨烯集流体上的高比容赝电容材料多级微纳结构设计，以及柔性超级电容器器件全打印工业化制造等。

通过以上技术，攻克了柔性储能器件规模化绿色制备的难题，与目前市场上的柔性锂电池相比，本产品不仅超轻柔性，而且能量密度和功率密度高，充电快速，循环寿命远超锂离子电池，安全性好，各项性能达到国际领先水平，且本产品价格远低于锂离子电池，潜在市场达百亿规模。

技术指标

研制成功不同应用场景的商品化石墨烯纳米功能浆料、柔性石墨烯基超级电容器元件和柔性高能快充储能装备，技术参数为柔性储能产品超轻柔性、机械强度高、重复弯折2000次电容降低<3%，能量密度超过100 Whk-1g，充电10秒～10分钟达到其额定容量的90%，安全性能好，针刺切割不爆炸，可在-30℃至+50℃温度范围内使用，产品原材料来源、生产、使用、储存以及拆解过程均无污染，电极材料绿色环保可回收利用。在成本方面，本产品预计售价低于0.1元/法拉，而传统廉价碳基电容器售价多于0.2元/法拉，因此价格优势明显。

技术成熟度：小试/中试阶段。

产业化应用

应用场景：应用于新一代柔性电子技术柔性显示、穿戴设备、智能服装、智能包装以及低空飞行器等高科技产业。以柔性电子为例，2018年柔性电子市场为469.4亿美元，到2028年将达到3010亿美元。

市场前景：柔性电池被世界经济论坛列为“2023年十大新兴技术”之首。全球柔性电池市场2022~2027年间复合年增长率为22.79%，中国年复合增长率CAGR为16.5%，2024年中国柔性电池销售情况预计超过10亿块。与目前市场上常见柔性锂离子电池相比，本产品不仅各方面性能达到领先水平，而且成本优势较为明显，有望占据柔性电池较大市场份额。

发展规划：项目近5年总投入2000万元，其中技术研发规划投入1000万元，建成中试级生产车间，5年内实现产品大规模应用与推广，形成柔性储能领域应用有竞争力的新材料、新方法、新工艺和全新的器件。

知识产权：该成果团队拥有全部自主知识产权，已授权10项中国发明专利。

合作方式：专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。

团队介绍

项目负责人为华中科技大学化学与化工学院教授，项目团队长期深耕于电化学、材料学、机械制造等领域，参与国家重点研发计划等，荣获多项省部级科研奖项。