超级电容器

通过在GO纳米片之间嵌入T-Nb 2 O 5纳米线，开发了一种T-Nb 2 O 5 /rGO复合材料，以结合T-Nb 2 O 5特殊的嵌入拟电容行为和rGO良好导电性的优点。T-Nb2O5 /rGO杂化物具有高比容量、超长循环寿命和良好的倍率保持率，在高性能非对称超级电容器中显示出良好的应用前景。

我们分别通过氮烯化学从石墨烯和具有甲氧基聚乙二醇 (mPEG) 的碳纳米管制备了G>N-PEGm纳米片和CNT>N-PEGm的二维大分子刷。由于采用典型的溶剂热方法，合成了Co3O4-G>N-PEGm-CNT>N-PEGm（Co3O4-GC）三元复合材料的分层花状球体，其呈现蜂窝状结构，作为“离子缓冲储层”和超薄2-4 nm Co3O4纳米片中的大量离子扩散通道。作为典型的电池型正极材料，Co3O4-GC在0.5 A g-1时可实现高达 173.3 mAh g-1的高容量（比电容可达到 1783 F g-1）。另一方面，由多孔石墨烯和酸改性的CNTc形成的3D多孔还原氧化石墨烯和羧基CNT气凝胶（HRGO-CNTc，表示为HRGC）在0.5 A g-1下为 282.3 Fg-1（78.4 mAh g-1），表现出优异的长循环性能。以先进的电池型Co3O4-GC为正极，3D HRGC气凝胶为负极，进一步制备了非对称超级电容器Co3O4-GC//3D HRGC能量器件的先进双“离子缓冲储层”，同时具有优异性能的非对称器件用于储能和能量转换潜在应用，在775 W kg-1的功率密度下表现出42.6 Wh kg-1的能量密度，在10,000次循环后81.1%的电容保持。

研究提出了一种快速方便的方法，通过简单的一步法大规模制备石墨烯纸（GP）作为柔性集流体。通过电化学沉积方法获得了GP和MnO2集成的复合电极作为柔性超级电容器，无需使用粘合剂或导电剂。

总之，研究人员首次报道了稳定的石墨烯气溶胶凝胶墨水的配方，该墨水使用在氧气存在下由烃类合成的气溶胶凝胶，采用工业可扩展的爆炸合成工艺。来自这种无催化剂和节能工艺的石墨烯气溶胶凝胶，当转化为石墨烯气溶胶凝胶墨水时，成功应用于柔性印刷微型超级电容器电子设备，通过 10000 次操作循环测量，具有约 80% 的能量保留，具有可靠和稳定的电池特性 . 进一步优化气溶胶凝胶和墨水的结构-性能关系将有助于在未来实现具有更高电容和能量密度的微型超级电容器。我们创造可印刷油墨的方法与材料的新型爆炸合成密切相关，因此开辟了许多途径，例如灵活和可弯曲的微电子和传感。

能量存储应用非常需要生产超过 550 F g -1纯石墨烯材料理论极限的高电容电极，但工艺简单的情况下仍然是一个挑战。本文，斯威本科技大学研究人员在《Small》期刊发表论文，研究通过理论分析指导反应条件的合理设计，提出并证明了通过低成本和一步闪蒸工艺超快（毫秒内）制造高性能石墨烯/MnO电极。

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。

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。