在中科院山西煤化所创新基金、国家自然科学基金、山西省煤基重点攻关专项和山西省自然基金等项目的资助下，中国科学院山西煤炭化学研究所709组在超级电容器电极材料可控制备及电容器应用性能研究方面取得系列进展。

 

陈成猛课题组学术团队，在石墨烯研究的工作基础上，进一步开发了一种“等离子体还原氧化石墨粉制备氮掺杂石墨烯”的方法。该方法简单、新颖，并能有效攻克传统方法无法兼顾高效制备和精确控制的难题，有望实现高性能电极材料的大面积、大规模制造（Ener. Stor. mater, 2015）。

 

生物质经过亿万年的进化，其结构最优化。利用生物质输送养分和水分的通道作为孔结构的模板，通过后续调控碳化\活化条件，使所获得的炭材料具有贯穿微碳管管壁的多孔结构和较大比表面积(1775.7 m2g-1)，该材料表现出优异的电容特性, 成果以封面标题的形式发表于《J. Mater. Chem. A》杂志。

 

以聚苯乙烯为模板，与氧化石墨烯进行自组装，然后通过加热还原，同步除去聚苯乙烯模板，获得了一种无粘结剂自支撑多孔石墨烯复合膜。该方法为无粘结剂电极片制备提供了一种非常好的新思路（J. Energ. Chem., 2015）。为解决石墨烯粉体材料易扬粉、难成型等问题，通过水热还原、冷冻干燥的工艺制备得到石墨烯/Co3O4 复合气凝胶。相对于常规纳米材料，该复合气凝胶具有Co3O4颗粒在石墨烯片层上高度分散的三维网络结构，可以有效避免纳米材料因具有高的比表面能而容易自团聚的现象，增大电极材料与电解液的接触面积，从而提高电容器的性能，对于开发高性能储能器件具有重要的科学意义（Chem Sus Chem.,2015）。同时，我们还利用氧化石墨烯与单层氢氧化物的电荷差异，对两种二维材料进行了异质自主装，并获得了性能优异的超级电容器电极材料。此外，我们还首次报道了将二维石墨烯与零维Si，在无催化剂的条件下，通过加热还原获得了一维的SiC纳米晶须（RSC adv.,2015,5.）。以上研究成果为拓展和深化高性能超级电容器电极材料的设计与构筑奠定了基础。

 

709组在石墨烯基超级电容器组装方面也取得了一系列重要进展。与山西三维集团合作，建成了国际水平的百万法拉级石墨烯基超级电容器中试无尘组装平台；开发了更为环保、低能耗的水系电极制备工艺，极大降低了电极制备成本；突破了电极材料均匀可控涂布工艺技术、设计了适于大电流充放电的卷绕型和叠片型超级电容器电芯，为石墨烯基超级电容器示范应用提供了保障。同时，也向研制具有自主知识产权的石墨烯基超级电容器迈出了关键的一步。