石墨烯因其優(yōu)異的特性，在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用被寄予厚望；而超級(jí)電容器具有極高的安全性、百萬(wàn)次循環(huán)壽命、超大功率特性、高能量轉(zhuǎn)換效率、低溫性能好、環(huán)境友好，是儲(chǔ)能與工業(yè)節(jié)能的優(yōu)秀器件。本書(shū)通過(guò)8章內(nèi)容，系統(tǒng)總結(jié)了近年來(lái)石墨烯在超級(jí)電容器領(lǐng)域的理論研究與實(shí)際應(yīng)用，包括石墨烯基贗電容、石墨烯混合型超級(jí)電容器、石墨烯超級(jí)電容器工程化技術(shù)、石墨烯超級(jí)電容的應(yīng)用、石墨烯在雙電層電容器中的應(yīng)用，以及石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利分析等內(nèi)容。
本書(shū)可供從事超級(jí)電容器材料研究的科技工作者使用，也可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的參考用書(shū)。
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個(gè)傳奇，也是當(dāng)今橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的超級(jí)明星，幾乎到了家喻戶(hù)曉、婦孺皆知的程度。當(dāng)然，石墨烯是當(dāng)之無(wú)愧的。作為由單層碳原子構(gòu)成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無(wú)與倫比的特性。理論上講，它是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好的材料，也是理想的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。正因如此，一經(jīng)問(wèn)世便吸引了全球范圍的關(guān)注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)全球高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的高地，這一點(diǎn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)。
從2004年至今，已經(jīng)有了近十六年的歷史沉淀。無(wú)論是石墨烯的基礎(chǔ)研究，還是石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對(duì)石墨烯材料有一個(gè)全方位套叢書(shū)出的、科學(xué)的、理性的認(rèn)識(shí)�？偨Y(jié)歷史，是為了更好地走向未來(lái)。對(duì)于新興的石墨烯產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，“戰(zhàn)略前沿新材料——石墨烯出版工程”的出版意義也是不言而喻的。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出版了數(shù)十部石墨烯相關(guān)書(shū)籍，其中不乏經(jīng)典性著作。本叢書(shū)的定位有所不同，希望能夠全面總結(jié)石墨烯相關(guān)的知識(shí)積累，反映石墨烯領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外前沿研究進(jìn)展，展示石墨烯新材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展前景，尤其希望能夠充分體現(xiàn)國(guó)人對(duì)石墨烯領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
本叢書(shū)共包括22分冊(cè)，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領(lǐng)域的重量級(jí)學(xué)者、專(zhuān)家，因此可以從源頭上保障叢書(shū)的專(zhuān)業(yè)性和科學(xué)性。叢書(shū)分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質(zhì)和表征技術(shù)，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，以及石墨烯產(chǎn)品的計(jì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等全方位的知識(shí)總結(jié)。同時(shí)，兩份產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告詳細(xì)闡述了世界各國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。除此之外，叢書(shū)還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問(wèn)必答：石墨烯的魅力》，針對(duì)廣泛征集到的石墨烯相關(guān)問(wèn)題答疑解惑，去偽求真。
本叢書(shū)的內(nèi)容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個(gè)分冊(cè)也相對(duì)獨(dú)立，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、知識(shí)性、專(zhuān)業(yè)性和即時(shí)性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書(shū)的出版對(duì)中國(guó)的石墨烯研究和中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有所助益。
材料是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)�，F(xiàn)代高技術(shù)的發(fā)展，更是緊密依賴(lài)于材料的發(fā)展。一種新材料的突破，無(wú)不孕育著一項(xiàng)新技術(shù)的誕生，甚至引發(fā)一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革命。
石墨烯是２１世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的極具顛覆性的新材料之一，具有電子遷移率快、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性／導(dǎo)熱性佳、透光率高、重量輕等優(yōu)異特性，在新能源、石油化工、電子信息、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥和節(jié)能環(huán)保等傳統(tǒng)領(lǐng)域和新興領(lǐng)域的應(yīng)用都有望引發(fā)相關(guān)行業(yè)的變革。因此，石墨烯成為引領(lǐng)新一代工業(yè)技術(shù)革命的戰(zhàn)略性前沿新材料，受到了世界各國(guó)的高度關(guān)注。
因其優(yōu)異的特性，石墨烯在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用被寄予厚望。超級(jí)電容器具有極高的安全性、百萬(wàn)次循環(huán)壽命、超大功率特性、高能量轉(zhuǎn)換效率、低溫性能好、環(huán)境友好，是儲(chǔ)能與工業(yè)節(jié)能的優(yōu)秀器件。但目前商品化超級(jí)電容器的單體容量小、能量密度低，限制了它的大規(guī)模應(yīng)用�；趥鹘y(tǒng)的活性炭基超級(jí)電容器能量密度接近極限，迫切需要開(kāi)發(fā)應(yīng)用新型儲(chǔ)能材料。石墨烯材料堪當(dāng)此任，它能充分發(fā)揮“導(dǎo)電”和“儲(chǔ)能”的雙重特性，大幅提升超級(jí)電容器的性能，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注，并已形成了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。近年來(lái)，在石墨烯基超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)“政產(chǎn)學(xué)研用資”的聯(lián)動(dòng)推進(jìn)過(guò)程中，逐步走向產(chǎn)業(yè)鏈的下游，處于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前夜，對(duì)于未來(lái)超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)的推進(jìn)非常值得期待。
本書(shū)取名為《石墨烯超級(jí)電容器》，總結(jié)了近年來(lái)石墨烯在超級(jí)電容器領(lǐng)域的研究應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r。本書(shū)可供從事超級(jí)電容器材料研究的科技工作者使用。
在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中，寧波中車(chē)新能源科技有限公司超級(jí)電容研究所全體成員做了大量的文獻(xiàn)收集、數(shù)據(jù)整理、圖表繪制等工作，在此向他們表示衷心的感謝！
由于石墨烯超級(jí)電容器涉及學(xué)科層面較廣，加之目前處于多種技術(shù)交叉研究，數(shù)據(jù)更新較快，同時(shí)限于作者的知識(shí)、能力，書(shū)中難免存在疏漏與不足之處，敬請(qǐng)同行與讀者批評(píng)指正。
阮殿波
2019年3月于寧波
阮殿波，博士，教授，寧波大學(xué)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及裝備研究院院長(zhǎng)，寧波中車(chē)新能源科技有限公司首席技術(shù)專(zhuān)家、總工程師，超級(jí)電容研究院院長(zhǎng)；兼中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟常務(wù)理事、中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)超級(jí)電容工作組副秘書(shū)長(zhǎng)。
主要研究超級(jí)電容器核心電極材料、工藝技術(shù)及器件工程化的制備與應(yīng)用技術(shù)，近三年先后研制出世界高容量2.7V/7500F、2.7V/9500F、3.0V/12000F、2.8V/30000F等系列超級(jí)電容器，并將其創(chuàng)造性的應(yīng)用于城市公共交通。迄今已獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)4項(xiàng)，省部級(jí)技術(shù)成果鑒定4項(xiàng)；主持國(guó)家“863項(xiàng)目”、寧波市重大專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)中車(chē)重大技術(shù)創(chuàng)新等項(xiàng)目；負(fù)責(zé)起草多項(xiàng)超級(jí)電容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)表論文30余篇；獲得授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)，授權(quán)國(guó)際PCT專(zhuān)利8項(xiàng)。
第1章 石墨烯概述
１.１ 石墨烯發(fā)展概述
１.１.１ 石墨烯的起源
１.１.２ 石墨烯的結(jié)構(gòu)
１.１.３ 石墨烯的性質(zhì)
１.１.４ 石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述
１.２ 石墨烯在化學(xué)電源中的應(yīng)用
１.２.１ 石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用
１.２.２ 石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用
１.２.３ 石墨烯在鋰硫電池中的應(yīng)用
１.２.４ 石墨烯在儲(chǔ)氫領(lǐng)域的應(yīng)用
１.２.５ 石墨烯在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
１.２.６ 石墨烯在鋰空氣電池中的應(yīng)用
１.２.７ 石墨烯在鋁空氣電池中的應(yīng)用
１.２.８ 石墨烯在能源發(fā)電裝置中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第2章 石墨烯的制備
２.１ 簡(jiǎn)介
２.２ 機(jī)械制備法
２.２.１ 機(jī)械剝離機(jī)制
２.２.２ 微機(jī)械剝離
２.２.３ 球磨
２.２.４ 其他
２.３ 納米管裁切
２.４ 淬火法
２.５ 化學(xué)氣相沉積（CVD法）
２.５.１ 熱化學(xué)氣相沉積
２.５.２ 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積
２.６ 氧化還原法
２.６.１ Hummers方法制備氧化石墨
２.６.２ 氧化石墨制備石墨烯
２.７ 液相剝離法
２.７.１ 有機(jī)分子插層
２.７.２ 離子交換
２.７.３ 超聲波裂解
２.７.４ 堿金屬插層化學(xué)剝離
２.８ 外延生長(zhǎng)法
２.９ 其他
２.９.１ 溶劑熱法
２.９.２ 原位自生模板法
２.９.３ 爆炸還原法
２.９.４ 電化學(xué)方法
２.９.５ 高溫?zé)崽幚?
２.９.６ 電化學(xué)剝離
２.９.７ 再生催化微波輻射
２.９.８ 激光還原
２.９.９ 噴霧熱解
２.１０ 目前存在的主要問(wèn)題
２.１０.１ 石墨烯制備方法存在的問(wèn)題
２.１０.２ 氧化還原途徑制備的石墨烯存在的問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第3章 石墨烯在雙電層電容器中的應(yīng)用
３.１ 石墨烯基EDLC
３.１.１ 石墨烯改進(jìn)型結(jié)構(gòu)
３.１.２ 石墨烯孔徑優(yōu)化
３.１.３ 石墨烯在柔性超級(jí)電容器中的應(yīng)用
３.２ 石墨烯復(fù)合材料在EDLC中的應(yīng)用
３.２.１ 石墨烯片、石墨烯網(wǎng)等二維石墨烯材料與其他碳材料的復(fù)合
３.２.２ 石墨烯球、石墨烯氣凝膠、還原氧化石墨烯等三維石墨烯材料與其他碳材料的復(fù)合
３.２.３ 其他新型石墨烯與碳材料的復(fù)合
參考文獻(xiàn)
第4章 石墨烯基贗電容
４.１ 石墨烯／金屬氧化物
４.１.１ 石墨烯／氧化釕
４.１.２ 石墨烯／錳系氧化物
４.１.３ 石墨烯／氧化鎳
４.１.４ 石墨烯／鐵氧化物
４.１.５ 石墨烯／鈷氧化物
４.２ 石墨烯／導(dǎo)電聚合物
４.２.１ 石墨烯／聚苯胺
４.２.２ 石墨烯／聚吡咯
４.３ 石墨烯／雜原子摻雜碳材料
４.３.１ 摻雜雜原子石墨烯的制備方法
４.３.２ 雜原子摻雜石墨烯材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用
４.３.３ 雜原子摻雜調(diào)整對(duì)石墨烯材料的影響
４.３.４ 其他雜原子摻雜石墨烯材料的制備方法
４.４ 石墨烯／新型贗電容材料
４.４.１ 石墨烯／氧化鎳復(fù)合材料
４.４.２ 石墨烯／氧化鈷復(fù)合材料
４.４.３ 石墨烯／二氧化錳復(fù)合材料
４.４.４ 石墨烯／其他復(fù)合材料
參考文獻(xiàn)
第5章 石墨烯混合型超級(jí)電容器
５.１ 鋰離子混合電容器體系
５.１.１ 鋰離子電容器的工作原理
５.１.２ 鋰離子電容器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展
５.１.３ 鋰離子混合電容器的應(yīng)用領(lǐng)域
５.２ 鈉離子混合電容器
５.２.１ 純石墨烯材料正負(fù)極
５.２.２ 石墨烯 金屬氧化物復(fù)合材料負(fù)極
５.２.３ 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 石墨烯超級(jí)電容器工程化技術(shù)
６.１ 石墨烯超級(jí)電容器的工藝制備流程
６.２ 石墨烯超級(jí)電容器的電極制備
６.２.１ 濕法電極制備工藝
６.２.２ 拌漿工藝
６.２.３ 涂覆工藝
６.２.４ 碾壓工藝
６.２.５ 干法電極制備工藝
６.３ 石墨烯超級(jí)電容器單體組裝工藝
６.３.１ 紐扣式
６.３.２ 卷繞式
６.４ 檢測(cè)方法與標(biāo)準(zhǔn)
６.５ 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
６.５.１ 國(guó)際有關(guān)超級(jí)電容器的標(biāo)準(zhǔn)
６.５.２ 國(guó)內(nèi)有關(guān)超級(jí)電容器的標(biāo)準(zhǔn)
６.５.３ 標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比
６.６ 紐扣式超級(jí)電容器的市場(chǎng)
６.６.１ 紐扣式超級(jí)電容器的市場(chǎng)情況
６.６.２ 紐扣式超級(jí)電容器的主要生產(chǎn)廠(chǎng)家及應(yīng)用領(lǐng)域
參考文獻(xiàn)
第7章 石墨烯超級(jí)電容的應(yīng)用
７.１ 城市軌道交通車(chē)輛
７.１.１ 部分無(wú)接觸網(wǎng)型有軌電車(chē)
７.１.２ 全程無(wú)網(wǎng)儲(chǔ)能式有軌電車(chē)
７.１.３ 地鐵
７.１.４ 混合動(dòng)力動(dòng)車(chē)組
７.２ 新能源汽車(chē)
７.２.１ 純超級(jí)電容公交車(chē)
７.２.２ 混合動(dòng)力汽車(chē)
７.２.３ 乘用車(chē)
７.２.４ 其他
７.３ 工程車(chē)輛
７.４ 船舶
７.５ 重型機(jī)械
７.６ 智能電網(wǎng)
參考文獻(xiàn)
第8章 石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利分析
８.１ 前言
８.２ 石墨烯超級(jí)電容器專(zhuān)利整體態(tài)勢(shì)分析
８.２.１ 全球?qū)＠暾?qǐng)態(tài)勢(shì)
８.２.２ 國(guó)家和地區(qū)分析
８.２.３ 技術(shù)布局
８.２.４ 專(zhuān)利技術(shù)生命周期分析
８.３ 全球主要國(guó)家及地區(qū)專(zhuān)利申請(qǐng)量分析
８.４ 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)分析
８.４.１ 中國(guó)專(zhuān)利發(fā)展趨勢(shì)及專(zhuān)利類(lèi)型分析
８.４.２ 重點(diǎn)申請(qǐng)人分析
８.４.３ 石墨烯生產(chǎn)的主要企業(yè)分析
８.５ 小結(jié)
８.６ 建議
參考文獻(xiàn)
索引
書(shū)單推薦
