981章 新材料的運用！

  能量密度是超級電容器的最大的缺點之一，為提高超級電容器的能量密度，國內外都投入了大量的資金和人力在研究，研究的路線基本是研究新型電極材料以提高電極的比容量，或研究於電極表麵產生化學反應的複合型電極。


  華興集團公司在石墨烯技術上布局很早，早在八年前開始石墨烯材料的製備工藝和運用上麵的研發。


  同濟大學在和華興集團公司合作後萬子豪便建立了一個國家級的電化學工程技術研究中心，奧德科技公司也是為同濟大學帶來了豐厚的利益，同濟大學這些年也是聘請了多名的來自海外的化學工程專家教授承擔了很多電池技術研究課題。


  當然，梅溪湖大學也是在五年前開始了化學工程專業，不過應用方向是燃料電池技術和半導體材料方麵。


  今年同濟大學百年華誕的時候，宋新陽和李開元等人也是到大學進行了視察和祝賀，同濟大學的電化學工程技術研究中心也是上了央視新聞的。


  之前通常超級電容器的碳電極的比容量小於250法拉每克，目前已知最高比容量的材料為氧化釕，其比容量為900法拉每克，但氧化釕的價格太貴，工業生產中不可能大規模應用，而同濟大學研製出來的三維二硫化鉬和聚醚亞酰胺複合物材料比容量超過了氧化釕這種貴金屬材料。


  當然，華興集團公司之前在研製微波通信技術中在研發對信號的幹擾小、介電常數小，保證大數據傳輸不受幹擾的材料，中間倒是發現了陣一種高介電材料，做成的薄膜這種介電膜工作電壓能夠達到700伏電壓。


  華興集團公司用這種材料在電極上麵製備了一層固態可極化材料的薄膜作極化膜，極化膜的電阻遠遠大於電解液的電阻，能夠承擔遠遠大於電解液分電壓的電壓，這個極化膜技術也是讓超級電容電池的工作電壓大大地提高了，非常容易地將超級電容工作電壓達到了3V，也就是說新型的極化膜超級電容電池的能量密度比之前提高了十倍以上！

  也正是如此，今年通過了各種測試後上市的超級電容電池能量密度已經超過了鉛酸電池的能量密度，非常接近鋰電池的能量密度了！

  這個極化膜技術跟超級電容電池技術相結合也是成為了奧德科技公司的利器。


  華興集團公司現在還在研發能夠承受更高電壓的介電薄膜作為極化膜運用在超級電容電池上麵，能夠將超級電容工作電壓V提高10V，能量密度則可提高到數十倍以上。


  國外在超級電容技術上為了提高超級電容的工作電壓主要是都集中於研究新型高電壓工作的電解液，采用有機電解液能提高超級電容器的工作電壓，國外也有研發出可用於3V的離子液體電解液也有報導。


  但是這種電解液的製備成本太高了，工業化生產也難以接受。


  華興集團公司的專家團隊也是經過了討論，其中一位科學家提出了極化膜的技術方案卻是得到了楊傑的肯定，於是華興集團公司開始挑選出了多種高介電材料進行極化膜方麵的研發。


  通過上千次的實驗，華興集團公司終於選中了一種材料，通過兩年多的時間掌握了這種材料的極化膜工藝，順利地運用在了超級電容電池技術上麵，終於讓超級電容電池在能量密度上實現了重大的突破。


  同濟大學方麵在電解質上麵則是研製出了鋰蒙脫石型粘土和石墨烯微片組成的交聯共聚物水凝膠作為超級電容器電解質，表現出高機械拉伸性，優異的離子導電性和可愈合性能。


  同濟大學也是研製出了一款由這種水凝膠電解質和褶皺結構的電極組裝而成的超級電容電池，這種電池可以被外力拉得很長，而且拉伸幾千次後還能夠保持百分之九十以上的電化學性能，在紅外光照射和加熱的情況下還能保持重複的愈合能力，已經為穿戴式的電池的研發積累了非常多的技術儲備。


  而且這種通過凝膠方式將石墨烯微片嵌入材料中的製備工藝比起其他的工藝成本大大地降低了。


  這次奧德科技公司推出來的超級電容電池當然也不便宜，主要還是之前石墨烯納米微片的製備工藝還是太貴了，這次電化學研究院采用了這種新型的物理液相機械剝離法製備工藝得到了三維石墨烯微片來。


  這種石墨烯微片已經在今年年初的時候提供給了同濟大學和奧德科技公司進行運用，效果比起之前提供的石墨烯材料要更好。


  主要是之前提供的二維微片易粘結成團，而這種三維的石墨烯微片則沒有這種情況，反而讓之前的工藝流程更少了。


  楊傑了解到這套工藝技術已經成熟了，心中也是非常高興，接下來華興集團公司要建立一條這樣的生產線，開始規模化量產，為奧德科技公司提供這種石墨烯微片。


  之前的單層石墨烯要加入一些官能團進行修剪才能使用，並且對石墨烯的氧化引入了含氧官能團，打破了石墨烯的大π共軛結構，產生缺陷，致使導電性下降，需要後續的還原過程恢複導電性，而還原過程中會引起不可逆的團聚，並且因還原劑的選擇和用量的差異可能導致還原得不徹底，進而導致石墨烯材料存在存在一定的缺陷，導致研發人員必須對連結料、溶劑和助劑的選擇、配比等進行嚐試，配製出各種不同的石墨烯溶液才能使用。


  現在這種製備工藝製備出來的三維石墨烯結構十分穩定，避免了樹狀的這種高分子石墨烯材料產生堆疊的情況，在加入溶劑後可以得到一種凝膠狀的漿料，可以輕鬆地製成幾十納米的薄膜材料。


  現在電化學研究院已經開始對這種三維的大分子石墨烯材料開始各種研究，都是取得了不同的進展。


  華興集團公司已經開始將這種材料在燃料電池電極上麵進行研發，另外也開始研究這種材料作為導電油墨上的填料來在聚酰亞胺薄膜上研究導電性，主要是準備用在電路板印刷和印製射頻天線和用來替代金接觸墊和導電矽膠等方麵。


  導電油墨使用石墨烯高分子材料後可以替代掉金銀這些材料，也可以大大地省掉傳統電路板工序，這對華興集團公司大幅降低製造成本。


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