高耐久性電容器電極碳材料

 

刊登日期:2019/4/4
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東北大學與TOC Capacitor公司共同開發了超越奈米碳管(CNT),具高耐久性之電容器電極碳材料,係將中孔洞材料(Mesoporous Material)成形成薄片狀電極,且以此電極製作的電雙層電容器(Electric Double Layer Capacitor;EDLC)在長時間的高溫、高電壓之下也不會劣化,室溫中電壓最大可上昇至4.4V。透過增加單個電池的電壓,可促進積層模組的小型化,因此電雙層電容器的用途範圍將可望大幅擴大。

研究團隊開發的是極少量碳邊緣(Graphene Edge)、3次元架構的「Graphene Mesosponge (GMS)」,係將直徑5~7μm的鋁奈米粒子壓縮成形至薄片狀,被覆石墨烯(Graphene)後以1800℃予以熱處理,石墨烯相互融合後,碳邊緣消失,因此可從高品質的石墨烯獲得多孔碳(Porous Carbon)。

「Graphene Mesosponge」的碳邊緣是一般活性碳的24分之1,以此材料製作的電極片導電性則約是活性碳的41倍、奈米碳管(CNT)的2.6倍。以對稱型硬幣電池的形狀組立電雙層電容器進行耐久性試驗,確認在60℃施以3.5V的電壓700小時之後,靜電容量也沒有劣化。而奈米碳管則是在200小時後即急遽劣化,經過300小時硬幣電池則已破裂。此外,以25℃、0~4.4V的電壓範圍進行反覆充放電1000次,仍能維持一定的靜電容量。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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