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石墨烯於超級電容上的應用

  超級電容器相較於傳統二次電池,更適合在大功率環境下操作,但傳統型超級電容器受限於本身內阻(Internal resistance)的影響,隨著功率逐漸放大,能量密度會因極化效應而增加損耗。為了改善極化現象所產生的問題,目前會添加各種不同的導電碳來降低超級電容器的內阻,例如:碳黑、奈米碳管或乙炔黑與活性材料均勻混和,利用這些導電碳來降低超級電容器的阻抗。

  石墨烯是一種二維結構的碳材料,是目前材料中導電率最好的材料。文獻中利用石墨烯取代傳統導電碳作為導電添加劑,可以提升鋰離子電池和超級電容器的功率密度。然而,石墨烯類似其他奈米材料,會受限於石墨烯與石墨烯之間凡德瓦爾力所造成的團聚現象,影響石墨烯導入應用的方便性,因此解決石墨烯團聚的問題,刻不容緩。一般會利用分散劑,改善石墨烯團聚的問題,然而分散劑,也會降低石墨烯的導電性能,不利石墨烯應用於儲能元件。所以如何解決團聚的問題又不改變石墨烯的導電性,決定了石墨烯商品化的價值,而業界通常會利用相關的分散技術將石墨烯成功導入儲能元件中。

  安炬科技目前開發出水系(S-WB30)以及有機系(S-ON32)的石墨烯懸浮液,憑著優異的導電性能與幾何形狀,可以形成一個更緻密的導電網絡,可以促進離子/電子快速傳遞,降低內阻,提高超級電容器的循環穩定性。


使用石墨烯水系懸浮液超級電容的內阻


石墨烯與NMP懸浮液應用於超級電容的性能圖


使用石墨烯/NMP懸浮液超級電容的IR drop


使用石墨烯/NMP懸浮液超級電容在4 A/g下進行2,000次循環壽命測試


石墨烯與NMP懸浮液應用於超級電容電極的SEM

 
   
 
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