石墨烯儲能高性能超級電容器技術開發取得重大進展

　　石墨烯被譽為“改變21世紀的神奇材料”，且因其獨特的電學、力學、熱學和光學性能及較高比表面積，近年來受到極大重視。歐美各國政府和IBM、巴斯夫、拜耳、空客和三星等公司均在積極部署石墨烯及其應用技術研發。石墨烯還被列入中國新材料產業“十三五”規劃，進一步明確了其國家層面的戰略地位。其中，石墨烯儲能應用受到格外關注，有望帶來儲能技術“顛覆性”突破。

　　2014年，中科院山西煤炭化學研究所聯合山西三維集團股份有限公司，通過公開招標共同承擔了“石墨烯儲能-高性能超級電容器技術開發”煤基低碳重點科技攻關計劃項目。本項目基于先進石墨烯材料，秉持“料要成材、材要成器、器要成用”的研發理念，通過石墨烯復合電極材料開發、超級電容器組裝與應用示范，打造石墨烯儲能應用創新鏈。

　　項目立項以來，煤化所與晉能集團產研合作，開發了石墨烯低成本可控生產技術，突破氧化石墨可控合成、純化和熱還原技術難題，研制出高效純化和連續膨化爐等專用設備。完成噸級中試示范，形成10噸級工藝軟件包。產品經清華大學和中科院電工所第三方檢測，石墨烯粉體比表面積>600m2/g，純度>99.9wt%，技術指標國內遙遙領先，引領了中國高品質石墨烯生產技術。同時，煤化所與三維集團聯合，建成國際先進的儲能器件無塵組裝中試平臺。開發了綠色環保、低能耗的水系電極制備工藝，解決了一直以來困擾石墨烯應用的分散問題，掌握了石墨烯電極漿料制備技術，成本降低25%。突破電極材料均勻可控涂布技術，形成高質量極片，研制了大功率柱狀和疊片式電芯，為石墨烯超級電容器示范應用提供了保障。所研制的石墨烯超級電容器可實現大功率(>7kW/kg)、快速(2分鐘內)充放電，同時具有循環壽命長(>20萬次)等優點。產品將推廣應用于純電動公交車、混合動力汽車和軌道交通能量回收等領域，同時作為有功補償和能量儲存元件，應用于光伏等新能源并網、風電變槳及智能電網等領域。

　　本項目的技術突破，確立了石墨烯儲能技術在國內外的優勢地位，為石墨烯從“制造”到相關高性能產品的“創造”形成了良好開端,將助力山西省乃至我國新能源產業的發展。