新型纳米碳材料在超级电容器领域应用研究取进展

　　碳材料以其优异的性能而成为材料领域的研究热点之一，国内外材料科学工作者围绕新型纳米碳材料的可控制备及其在超级电容器等化学储能器件中的应用，开展了大量的研究工作。在中科院“百人计划”和国家自然科学基金项目支持下，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室阎兴斌研究员带领的研究团队自2009年以来，围绕纳米碳材料在超级电容器领域的应用开展了一系列研究工作，旨在开发出对环境友好、工作温度宽、能量密度和功率密度高的新型超级电容器用的纳米碳电极材料，并取得了较好的研究结果。

　　最近，该研究小组在石墨烯基超级电容器方面取得了新的研究进展。研究人员考察了离子液体电解液的摩尔浓度和温度对石墨烯电容性能的影响，结果发现，离子液体摩尔浓度为2 M时石墨烯的电容性能最好。同时，研究结果表明，石墨烯/离子液体体系在-20℃～60℃温度范围内呈现出良好的电容性，且电容对温度具有较小的依赖性。相关研究结果发表在近期出版的J. Mater. Chem. 2012, 22, 8853。

　　此前，该研究小组还研究了有机溶剂的种类和咪唑类离子液体阳离子烷基链的链长对石墨烯电容性能的影响，研究结果发表在J. Mater. Chem. 2011, 21, 13205，并被该杂志选为Highlight；此外，该研究小组利用自组装以及复合技术制备出了石墨烯薄膜和形状记忆性电极材料，这些材料都表现出较为优异的电容性能，相关研究结果发表在电化学领域期刊Electrochim. Acta. 2012, 60, 41和J. Power. Sources. doi:10.1016/j.jpowsour.2012.03.086。

　　同时，该研究小组也开展了基于碳纳米管、介孔碳和碳纳米纤维材料在超级电容器方面的应用研究，相关研究结果先后发表在J. Power. Sources.（2011, 196, 10472；2011, 196, 7841；2012, 204, 220；2012, 199, 373）和J. Electrochem. Society. 2012, 159, A1。


　　(a)石墨烯电极在不同摩尔浓度的BMIMBF4电解液中的电压降；(b)石墨烯电极在不同摩尔浓度的BMIMBF4电解液中的比容量与电流密度之间的关系。

(来源：兰州化学物理研究所)