纸基超级电容器,是一种基于纸张的新型超级电容器。超级电容器是一种介于电池和传统电容器之间的电化学储能装置。近年来,凭借循环寿命长、能量密度高、充电速率快等优势,超级电容器(尤其是双电层电容器)市场扩张迅速。
纸基超级电容器是一种重要的储能装置,具有多孔性、柔性、轻质、生物相容性好、环境友好等特点,在新能源发电、交通运输、无人机、锂离子电池、智能电表、智能眼镜、柔性电子设备等领域具有广阔应用前景。
目前柔性电子设备所采用的柔性基材可分为金属基、塑料基、纸基等。铜箔、铝箔等金属柔性基材,聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚乙烯、聚丙烯等塑料柔性基材为传统柔性基材,其虽可赋予柔性电子设备优异的力学性能,但仍存在弯曲性能较差、循环稳定性变差、与活性物质的结合力较弱等问题。
纸基柔性基材在保证优异力学性能和自支撑性能的同时,其多孔结构还能使电活性物质最大程度参与储能过程,提高器件电化学性能。近年来,凭借功能丰富、结构独特、灵活度高等优势,纸基柔性基材在储能领域受到广泛关注,纸基超级电容器研究随之兴起。
根据新思界产业研究中心发布的《
2024-2029年纸基超级电容器行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,纸基超级电容器在研材料包括碳纤维纸(CFP)、纳米纤维素纸、石墨烯纸、石墨纸、单壁碳纳米管纸、碳纤维纸基复合材料、纳米纤维素纸基复合材料等。其中碳纤维纸是由含碳量在90%以上的碳纤维组成,全球供应商包括日本东丽、台湾碳能、德国SGL、日本帝人、加拿大巴拉德等。
纸基电极的导电性对纸基超级电容器性能有重要影响,目前碳纤维纸基电极制备方法包括涂布法、液相氧化法、高温退火法、气相化学沉积法(CVD)、真空抽滤法、原位生长法等,石墨烯纸基电极制备方法有自组装法、自沉积法等。
在全球范围内,纸基超级电容器相关研究院校及单位有韩国电工技术研究所、印度古吉拉特邦能源研究和管理所(GERMI)、瑞士苏黎世联邦理工学院、陕西科技大学、华南理工大学、江南大学等。
新思界
行业分析人士表示,目前电子设备正向着柔性化、轻量化、绿色化方向发展,纸基超级电容器可被裁剪或折叠成特定形状,为柔性电子设备开发提供了新途径。近年来,随着研究深入,我国纸基超级电容器相关成果不断增多,相关专利包括《柔性固态纸基超级电容器及其形成方法》、《一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法》等。
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