超级电容器

2021年5月15日-16日，由中国科学院山西煤炭化学研究所协办的“2021超级电容产业年会暨关键材料推进研讨会”在江苏省南通市胜利召开。本次大会以“超级电容赋能新时代 ，关键材料产业先行”为主题。中国工程院院士杨裕生，工业和信息化部、广西壮族自治区、江苏省及地方政府等相关领导莅临现场。来自超级电容产业链上下游企业和国内知名高校、科研院所学者，专家等逾450人参加本次会议。

纳米人编辑部对2020年国内外重要科研团队的代表性重要成果进行了梳理，今天，我们要介绍的是中国科学院院士，发展中国家科学院院士，英国物理学会会士，英国皇家化学会会士，北京大学化学与分子工程学院刘忠范院士。

重庆大学Min Yuan等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表论文，研究提出了一种高效、简便、可扩展的策略，在前体掺杂的聚酰亚胺（PI）薄膜上通过激光直接写入原位合成杂原子掺杂的多孔石墨烯，首次将聚酰亚胺粉体及其前驱体与羧甲基纤维素钠（CMC）粘结剂通过滴注和低温干燥工艺相结合制备了聚酰亚胺复合材料。

重庆大学Yifan Rao（第一作者）与 陈显平教授（通讯作者）在《Carbon》期刊发表论文，研究通过激光直写的方法，从柔性H3PO4掺入聚酰亚胺（PI）/聚乙烯醇（PVA）复合膜制备磷掺杂（P掺杂）三维多孔石墨烯电极。

尽管石墨烯产业仍处于起步阶段，但在大规模生产和某些工业应用方面取得了非常显著的进步。这篇综述简要介绍了一些工业应用中石墨烯材料的批量生产，并总结了市场上石墨烯的一些特性或面临的挑战。

东华大学朱美芳院士/清华大学张跃钢教授/苏州科技大学李宛飞副教授团队合作开发了一种通过使用自组装3D GO微凝胶作为纺丝原液并进行热还原的微凝胶纺丝来制造N和S共掺杂的多孔石墨烯纤维的简便方法。具有大的比容（312 m2 g-1），适当的分层孔结构以及N和S共掺杂的协同效应的人造纤维可以用作纤维状超级电容器的优质柔性电极（在电流密度为0.1 A cm-3时为59.9 F cm-3），出色的能量和功率密度（在50.3 mW cm-3时为8.3 mW h cm-3），出色的速率能力（在大电流下为44.1 F cm-3）密度为1 A cm-3）和长周期稳定性（在10 000个周期内，初始比电容保持率的96.2％）。

（1）建成国际首条十吨级淀粉基超级电容活性炭中试线。（2）优化了淀粉低温化学交联工艺，将淀粉多糖结构转变成稳定性更高的芳香结构。针对交联过程热量累积，率先采用推板式交联炉，有效避免集中放热，提高了交联工艺安全性。（3）发明了活化剂重结晶成型预处理工艺，成功解决了氢氧化钾高温“粘壁”问题，形成了连续碱活化制备电容炭新工艺。同时，该技术已获授权中国发明专利2项，主持制定IEC国际标准2项（IEC/TS62565-5-1、IEC/TS62565-5-2），所开发的产品已在宁波中车、锦州凯美和上海奥威等超级电容器企业试用。最后，评估委员会专家建议加速推进该技术的产业化。

总之，证明了通过打印纸碳化的低成本和可扩展的石墨烯合成方法，其可以直接用作电极材料。合成后的石墨烯因其固有的多孔结构，高比表面积以及良好的导电性而具有良好的电化学性能。该工作表明，废纸作为碳源，每年可将数百万吨的碳以表面方式转化为高附加值的石墨烯材料，用于电化学应用，即超级电容器的电极材料。

在本文中，通过激光划刻在Mo离子水凝胶油墨涂覆的CC上一步合成了MoO 2 / LIG-CC电极。CC高温碳化材料本身是LIG制备的理想前体。网络结构的奇妙性质在吸收和散发热量方面起着重要作用，从而形成了由多核壳纤维组成的电极。通过优化工艺参数获得了高性能且灵活的MoO 2 / LIG-CC电极，显示出平衡的双层和伪电容效应。为了制造定制电源，设计和串联和/或并联不同的电极图案。MoO 2以这种简单，低成本和可扩展的方式制备的/ LIG-CC MSC阵列显示出极大的机械灵活性和可调节的电压输出，可以满足实际微电子学的需求。

在本文中，我们利用一种简便且自下而上的新协议，将六氰合铁酸铜纳米立方体（Cu-PBA）沉积在氧化石墨烯（GO）的表面，作为超级电容器的无粘合剂电极。

本文，南京大学王学斌教授课题组在《Carbon Energy》期刊发表名为“Jinjue Zeng et al. Porous monoliths of 3D graphene for electric double‐layer supercapacitors. ”的论文，综述了3DG多孔块体材料的合成方法，并重点介绍了其在电双层电容器中的应用。讨论了目前3DG的制备与应用面临的挑战和前景。

无粘结剂的石墨烯电极（G-Ni）已通过APCVD成功制备。所用的碳前体是CH 4，而Ni泡沫既充当底物又充当催化剂。杂化石墨烯电极电沉积的金属氧化物是 有希望的储能材料，以改善超级电容性能。因此，所制造的无粘合剂的石墨烯电极具有极好的潜力，可以用作开发便携式能量存储系统的电极材料。