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981章 新材料的运用（第1页）

能量密度是超级电容器的最大的缺点之一，为提高超级电容器的能量密度，国内外都投入了大量的资金和人力在研究，研究的路线基本是研究新型电极材料以提高电极的比容量，或研究于电极表面产生化学反应的复合型电极。

华兴集团公司在石墨烯技术上布局很早，早在八年前开始石墨烯材料的制备工艺和运用上面的研发。

同济大学在和华兴集团公司合作后万子豪便建立了一个国家级的电化学工程技术研究中心，奥德科技公司也是为同济大学带来了丰厚的利益，同济大学这些年也是聘请了多名的来自海外的化学工程专家教授承担了很多电池技术研究课题。

当然，梅溪湖大学也是在五年前开始了化学工程专业，不过应用方向是燃料电池技术和半导体材料方面。

今年同济大学百年华诞的时候，宋新阳和李开元等人也是到大学进行了视察和祝贺，同济大学的电化学工程技术研究中心也是上了央视新闻的。

之前通常超级电容器的碳电极的比容量小于250法拉每克，目前已知最高比容量的材料为氧化钌，其比容量为900法拉每克，但氧化钌的价格太贵，工业生产中不可能大规模应用，而同济大学研制出来的三维二硫化钼和聚醚亚酰胺复合物材料比容量超过了氧化钌这种贵金属材料。

当然，华兴集团公司之前在研制微波通信技术中在研发对信号的干扰小、介电常数小，保证大数据传输不受干扰的材料，中间倒是发现了阵一种高介电材料，做成的薄膜这种介电膜工作电压能够达到700伏电压。

华兴集团公司用这种材料在电极上面制备了一层固态可极化材料的薄膜作极化膜，极化膜的电阻远远大于电解液的电阻，能够承担远远大于电解液分电压的电压，这个极化膜技术也是让超级电容电池的工作电压大大地提高了，非常容易地将超级电容工作电压达到了3V，也就是说新型的极化膜超级电容电池的能量密度比之前提高了十倍以上！

也正是如此，今年通过了各种测试后上市的超级电容电池能量密度已经超过了铅酸电池的能量密度，非常接近锂电池的能量密度了！

这个极化膜技术跟超级电容电池技术相结合也是成为了奥德科技公司的利器。

华兴集团公司现在还在研发能够承受更高电压的介电薄膜作为极化膜运用在超级电容电池上面，能够将超级电容工作电压V提高10V，能量密度则可提高到数十倍以上。

国外在超级电容技术上为了提高超级电容的工作电压主要是都集中于研究新型高电压工作的电解液，采用有机电解液能提高超级电容器的工作电压，国外也有研发出可用于3V的离子液体电解液也有报导。

但是这种电解液的制备成本太高了，工业化生产也难以接受。

华兴集团公司的专家团队也是经过了讨论，其中一位科学家提出了极化膜的技术方案却是得到了杨杰的肯定，于是华兴集团公司开始挑选出了多种高介电材料进行极化膜方面的研发。

通过上千次的实验，华兴集团公司终于选中了一种材料，通过两年多的时间掌握了这种材料的极化膜工艺，顺利地运用在了超级电容电池技术上面，终于让超级电容电池在能量密度上实现了重大的突破。

同济大学方面在电解质上面则是研制出了锂蒙脱石型粘土和石墨烯微片组成的交联共聚物水凝胶作为超级电容器电解质，表现出高机械拉伸性，优异的离子导电性和可愈合性能。

同济大学也是研制出了一款由这种水凝胶电解质和褶皱结构的电极组装而成的超级电容电池，这种电池可以被外力拉得很长，而且拉伸几千次后还能够保持百分之九十以上的电化学性能，在红外光照射和加热的情况下还能保持重复的愈合能力，已经为穿戴式的电池的研发积累了非常多的技术储备。

而且这种通过凝胶方式将石墨烯微片嵌入材料中的制备工艺比起其他的工艺成本大大地降低了。

这次奥德科技公司推出来的超级电容电池当然也不便宜，主要还是之前石墨烯纳米微片的制备工艺还是太贵了，这次电化学研究院采用了这种新型的物理液相机械剥离法制备工艺得到了三维石墨烯微片来。

这种石墨烯微片已经在今年年初的时候提供给了同济大学和奥德科技公司进行运用，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维微片易粘结成团，而这种三维的石墨烯微片则没有这种情况，反而让之前的工艺流程更少了。

杨杰了解到这套工艺技术已经成熟了，心中也是非常高兴，接下来华兴集团公司要建立一条这样的生产线，开始规模化量产，为奥德科技公司提供这种石墨烯微片。

之前的单层石墨烯要加入一些官能团进行修剪才能使用，并且对石墨烯的氧化引入了含氧官能团，打破了石墨烯的大π共轭结构，产生缺陷，致使导电性下降，需要后续的还原过程恢复导电性，而还原过程中会引起不可逆的团聚，并且因还原剂的选择和用量的差异可能导致还原得不彻底，进而导致石墨烯材料存在存在一定的缺陷，导致研发人员必须对连结料、溶剂和助剂的选择、配比等进行尝试，配制出各种不同的石墨烯溶液才能使用。

现在这种制备工艺制备出来的三维石墨烯结构十分稳定，避免了树状的这种高分子石墨烯材料产生堆叠的情况，在加入溶剂后可以得到一种凝胶状的浆料，可以轻松地制成几十纳米的薄膜材料。

现在电化学研究院已经开始对这种三维的大分子石墨烯材料开始各种研究，都是取得了不同的进展。

华兴集团公司已经开始将这种材料在燃料电池电极上面进行研发，另外也开始研究这种材料作为导电油墨上的填料来在聚酰亚胺薄膜上研究导电性，主要是准备用在电路板印刷和印制射频天线和用来替代金接触垫和导电硅胶等方面。

导电油墨使用石墨烯高分子材料后可以替代掉金银这些材料，也可以大大地省掉传统电路板工序，这对华兴集团公司大幅降低制造成本。

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