技术详细介绍
项目简介：
随着实际应用对储能装置性能要求的不断提高，当前的电极材料已渐渐无法满足实际所需。因此，具有高能量，高倍率和长寿命的电极材料的设计与合成受到世界各国的青睐。石墨烯由于其本身所具有的各种优异性能，（如优良的导电性，导热性，机械性能和较大的比表面积），其潜在的应用价值随着科技的不断进步而得到越来越多的体现。在储能方面，石墨烯可望从本质上解决目前电极材料在实际应用当中所遇到的表面积较小，导电性较差等问题。由于石墨烯的理论比表面积可达2630 m2/g，室温下的电子迁移率可达1.5×104 cm2/Vs，这就意味着基于石墨烯的电极材料可以达到极高的电荷储存水平，和瞬间充放电的超快电荷存储能力。同时，为了进一步的提升电极材料的储能特性，基于石墨烯的复合材料，由于其具备石墨烯和所复合材料的各自优点，从而也受到了极大的关注。
创新性、先进性：
基于石墨烯及其复合材料的可控制备，利用了石墨烯优异的导电性能和超大的比表面积，同时在石墨烯复合材料中利用了二者的协同效应，从而开发了高性能的储能装置。
应用范围：
便携式电子产品，电动汽车，混合动力车等。
经济与社会效益：
基于石墨烯和其复合材料的电极材料的制备简单，原材料便宜，对生产设备要求较低，生产过程无污染物产生。本项目的研发与产业化生产，对高性能电化学储能装置的迫切需求给予了一定的解决。 本项目产品的研发和生产不仅可以为企业带来新的利益增长点，而且可以带动相关产业的发展，提升相关产品的质量和产业层次，扩大了社会的就业率。项目建设符合国家产业政策，是国家、省、市重点支持的发展领域；有利于传统材料领域高新技术的产业化，对地方经济和产业结构调整具有积极的意义，对促进人员就业、社会稳定和保护环境具有重要的意义。
项目进展现状：
目前已经合成出多种石墨烯基杂化材料并对其微观结构进行了系统的表征和分析。主要合成的材料有掺氮石墨烯/二氧化锰杂化材料、掺氮石墨烯/四氧化三锰杂化材料、石墨烯/三氧化二铁杂化材料、掺氮石墨烯/羟基氧化锰杂化材料等。在理论上，所制备的石墨烯杂化材料已具有优良电化学性能的微观特征并已达到预期效果。其中，已对掺氮石墨烯/二氧化锰杂化材料的电化学性能进行了系统的测试，其比电容在电流密度0.2，0.5，1，和 2 A/g下， 分别可达257.1，224.4，205.6，和192.5 F/g，优于我们所制备的石墨烯/二氧化锰杂化材料的电化学性能和目前已报道的大多数石墨烯/二氧化锰杂化材料的电化学性能。掺氮石墨烯/四氧化三锰杂化材料的电化学性能也达到预期效果，其比容量在1 A/g下高达205.5 F/g，同时其表现出加强的比容量和优异的循环稳定性(循环2000次仍保持大约98.7% 电容量)。石墨烯/三氧化二铁杂化材料的比容量在3 A/g下为306.9 F/g，甚至在10 A/g下, 由于材料本身优良的离子电荷传导率，其比容量仍可高达98.2 F/g，表现出加强的电化学性能。
自主产权情况：
已申请三项国家专利
项目相关照片：
所合成的掺氮石墨烯/二氧化锰杂化材料、掺氮石墨烯/四氧化三锰杂化材料、石墨烯/三氧化二铁杂化材料、掺氮石墨烯/硫化钴杂化材料的TEM图片
其中，Graphene/ CoS 复合材料显示了优越的超级电容器性能 (在电流密度为0.5 A/g下，最高比容量可达1782.5 F g-1，在电流密度为1， 2， 3， 4， 5 A/g下，容量分别为1731.7, 1650, 1587.5, 1526.7, 1450 F g-1。)
项目合作要求：
对本项目的主要合作方式为我方提供技术支撑，对方提供资金支柱，和中试运行。