[00022767]石墨烯及摻雜型石墨烯的產業化生產及其儲能應用

項目簡介：

? ? 隨著實際應用對儲能裝置性能要求的不斷提高，當前的電極材料已漸漸無法滿足實際所需。因此，具有高能量，高倍率和長壽命的電極材料的設計與合成受到世界各國的青睞。石墨烯由于其本身所具有的各種優異性能，（如優良的導電性，導熱性，機械性能和較大的比表面積），其潛在的應用價值隨著科技的不斷進步而得到越來越多的體現。在儲能方面，石墨烯可望從本質上解決目前電極材料在實際應用當中所遇到的表面積較小，導電性較差等問題。由于石墨烯的理論比表面積可達2630 m2/g，室溫下的電子遷移率可達1.5×104 cm2/Vs，這就意味著基于石墨烯的電極材料可以達到極高的電荷儲存水平，和瞬間充放電的超快電荷存儲能力。同時，為了進一步的提升電極材料的儲能特性，基于石墨烯的復合材料，由于其具備石墨烯和所復合材料的各自優點，從而也受到了極大的關注。

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創新性、先進性：

? ? 基于石墨烯及其復合材料的可控制備，利用了石墨烯優異的導電性能和超大的比表面積，同時在石墨烯復合材料中利用了二者的協同效應，從而開發了高性能的儲能裝置。

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應用范圍：

? ? ?便攜式電子產品，電動汽車，混合動力車等。

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經濟與社會效益：

? ? 基于石墨烯和其復合材料的電極材料的制備簡單，原材料便宜，對生產設備要求較低，生產過程無污染物產生。本項目的研發與產業化生產，對高性能電化學儲能裝置的迫切需求給予了一定的解決。?本項目產品的研發和生產不僅可以為企業帶來新的利益增長點，而且可以帶動相關產業的發展，提升相關產品的質量和產業層次，擴大了社會的就業率。項目建設符合國家產業政策，是國家、省、市重點支持的發展領域；有利于傳統材料領域高新技術的產業化，對地方經濟和產業結構調整具有積極的意義，對促進人員就業、社會穩定和保護環境具有重要的意義。

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?項目進展現狀：

? ? 目前已經合成出多種石墨烯基雜化材料并對其微觀結構進行了系統的表征和分析。主要合成的材料有摻氮石墨烯/二氧化錳雜化材料、摻氮石墨烯/四氧化三錳雜化材料、石墨烯/三氧化二鐵雜化材料、摻氮石墨烯/羥基氧化錳雜化材料等。在理論上，所制備的石墨烯雜化材料已具有優良電化學性能的微觀特征并已達到預期效果。其中，已對摻氮石墨烯/二氧化錳雜化材料的電化學性能進行了系統的測試，其比電容在電流密度0.2，0.5，1，和 2 A/g下， ?分別可達257.1，224.4，205.6，和192.5 F/g，優于我們所制備的石墨烯/二氧化錳雜化材料的電化學性能和目前已報道的大多數石墨烯/二氧化錳雜化材料的電化學性能。摻氮石墨烯/四氧化三錳雜化材料的電化學性能也達到預期效果，其比容量在1 A/g下高達205.5 F/g，同時其表現出加強的比容量和優異的循環穩定性(循環2000次仍保持大約98.7% 電容量)。石墨烯/三氧化二鐵雜化材料的比容量在3 A/g下為306.9 F/g，甚至在10 A/g下, 由于材料本身優良的離子電荷傳導率，其比容量仍可高達98.2 F/g，表現出加強的電化學性能。

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?自主產權情況：

? ? 已申請三項國家專利

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?項目相關照片：

??? 所合成的摻氮石墨烯/二氧化錳雜化材料、摻氮石墨烯/四氧化三錳雜化材料、石墨烯/三氧化二鐵雜化材料、摻氮石墨烯/硫化鈷雜化材料的TEM圖片

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???? 其中，Graphene/ ?CoS 復合材料顯示了優越的超級電容器性能 (在電流密度為0.5 A/g下，最高比容量可達1782.5 F g-1，在電流密度為1， 2， 3， 4， 5 A/g下，容量分別為1731.7, ?1650, 1587.5, 1526.7, 1450 F ?g-1。)???

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項目合作要求：

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????? 對本項目的主要合作方式為我方提供技術支撐，對方提供資金支柱，和中試運行。