經(jīng)過材啟新材料團(tuán)隊(duì)的共同努力，材啟新材料終于攻破電容石墨烯的種種技術(shù)難關(guān)，成功研發(fā)出高電壓高能量密度超級(jí)電容電極材料電容石墨烯，這將真正解決國家超級(jí)電容炭被“卡脖子”問題。 眾所周知，自工業(yè)革命以來，能源危機(jī)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，由能源而引發(fā)的種種問題也在當(dāng)今社會(huì)展露無疑。因此針對(duì)新能源的開發(fā)與應(yīng)用愈發(fā)迫切，由能源危機(jī)引發(fā)的種種問題亟待解決。開發(fā)新型可再生能源成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)，然而利用可再生能源的前提是首先需將其轉(zhuǎn)化為電能后才能加以利用，因此在新能源發(fā)展的整個(gè)過程還存在著一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)性問題，即能量的存儲(chǔ)。
目前，市場(chǎng)主流的儲(chǔ)能器件有鋰離子電池、超級(jí)電容器、燃料電池等，而他們又具有各自的應(yīng)用特色。鋰離子電池雖然能量密度高，但是快速充放問題一直很難突破并且伴隨著一系列安全隱患，如自燃等隱患；與鋰離子電池相比，超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)（50~100萬次）、使用溫度范圍寬、安全可靠、環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能家族中重要的一員，展現(xiàn)出了優(yōu)異的儲(chǔ)能性能，目前超級(jí)電容器的能量密度已經(jīng)得到很大的提升，能量密度已經(jīng)不弱于早期的鉛酸電池。如今市場(chǎng)對(duì)超級(jí)電容器的投資規(guī)模也與日俱增，據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，到2022年我國超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)200億元。 超級(jí)電容器按照儲(chǔ)能機(jī)理可分為雙電層超級(jí)電容器和贗電容超級(jí)電容器。超級(jí)電容器不僅能在新能源汽車、軌道交通、航空航天、電力電氣、消費(fèi)電子等眾多領(lǐng)域；還在光伏、風(fēng)電、機(jī)械能回收、智慧城市、國防建設(shè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用等。
超級(jí)電容器的電極材料是決定超級(jí)電容器性能優(yōu)劣的重要影響因素，電極材料在超級(jí)電容器的成本中約占到30%~40% 的份額。超級(jí)電容器電極材料主要分為活性炭材料、金屬氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料。從材料成本講，電容活性炭材料是最經(jīng)濟(jì)的電極材料，但是國內(nèi)的電容炭研發(fā)起步較晚，量產(chǎn)和應(yīng)用滯后，因此我國超級(jí)電容器的電容炭90%依賴于進(jìn)口，其中日本可樂麗活性炭電極材料占據(jù)我國的市場(chǎng)份額近70%，進(jìn)口電容炭?jī)r(jià)格高達(dá)50萬/噸，高端電容炭超100萬/噸，這嚴(yán)重制約了我國超級(jí)電容器的發(fā)展。 經(jīng)過材啟新材料團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期的不懈努力，終于實(shí)現(xiàn)高壓高能量密度電容石墨烯的規(guī)模量產(chǎn)中試，年內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)大產(chǎn)線建設(shè)，預(yù)計(jì)產(chǎn)量可達(dá)150噸。材啟新材料量產(chǎn)中試的電容石墨烯電極材料的性能經(jīng)過大規(guī)模的測(cè)試，展現(xiàn)出了優(yōu)異的比電容。在水系電解液中表現(xiàn)高達(dá)200 F/g 的質(zhì)量比電容，超過市場(chǎng)上商用的超級(jí)電容炭，經(jīng)過30000圈的循環(huán)測(cè)試，比電容未見明顯的衰減，并且開發(fā)出不同種類的電容石墨烯，以滿足于不同種類的電解液的使用，勝任于不同應(yīng)用場(chǎng)景，使其擁有更高的能量密度、更寬的工作溫度范圍、更加安全環(huán)保等優(yōu)良特性。經(jīng)過測(cè)試，電容石墨烯在電壓窗口為3 V時(shí)展現(xiàn)出34 Wh/kg 、3.5V 展現(xiàn)出45 Wh/kg、4 V 展現(xiàn)出60 Wh/kg的超高電極能量密度。材啟電容石墨烯具有超高耐壓性能，并且高電壓的脈沖不會(huì)對(duì)電極材料造成明顯的損傷。材啟電容石墨烯在超級(jí)電容的使用上，與目前商用電容炭相比展現(xiàn)出了優(yōu)異性能。材啟新材料量產(chǎn)的電容石墨烯的預(yù)售價(jià)與目前市場(chǎng)上的電容炭以及石墨烯的售價(jià)相比將更具有的競(jìng)爭(zhēng)力。?
