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山西煤化所石墨烯基超级电容储能器件技术

一、项目名称: 石墨烯基超级电容储能器件技术

二、项目简介

随着世界人口数量激增及工农业生产扩大,能源危机、全球气候变暖和阴霾持续爆发,发展可再生能源与新能源产业已成为国际上面对能源和环境危机、培育新经济增长点的必然选择。然而,由于新能源的不稳定性及地域限制造成大量的“无效能源”,同时,由于当前储能系统存在诸多问题(如能量密度或功率密度低、成本高、能效低和使用毒性材料所带来的环境污染等)和缺乏高效储存器件,致使这些“无效能源”不能够被有效存储并在适当的时间和地点释放与利用,而超级电容器为此提供了极佳的解决方案

本项目团队在国内首次开展了超级电容器专用的石墨烯基电极材料制备技术,石墨烯电极材料制浆、涂布新技术和组装新工艺的研究,提出了针对石墨烯的电极浆料新配方和搅拌新工艺,针对现有组装工艺缺陷的新组装方式,研制出具有宽工作电压、大容量、高功率、长寿命、宽工作温度、免维护、安全可靠性等特点的新型石墨烯超级电容器。

三、技术指标

石墨烯电极浆料粘度(1000-10000mPa·s)、工作电压(1-2.7V)、大容量(3100F)、长寿命(20万次以上)、宽工作温度(-3070℃)、能量密度高达6Wh/Kg、功率密度800W/Kg,达到国际先进水平。

四、产品应用领域及市场前景

本项目产品主要应用于汽车音响、智能水煤气表、短时UPS电源等消费类电子产品领域;国家大型项目太阳能能源发电系统、智能电网系统、新能源汽车、工业节能系统、脉冲电源系统以及高端军事装备等大功率专用电源领域,具有广泛的军民两用前景。

目前中国市场的年需求量可达2150万只,约1.2亿Wh,且每年都在以约50%的速度增长;整个亚太地区的年需求量超过9000万只,约5.4亿Wh,增长速度约为90%;全球的年需求量约为2亿只,约12亿Wh,增长速度约为160%。由此可知,市场前景非常广阔。

五、主要设备及投资

超级电容器组装设备: 真空行星搅拌机、辊压机、极片分切机、极片卷绕机、涂布机、铝塑膜成型机、半自动模切机、半自动叠片机、半自动组装机、全自动注液封装机、超声电焊机、化成测试设备和真空干燥设备。

中试公用设备: 空气动力站、氩气站、超净工作车间等。

总投资: 3500万元。

投资回收期: 2-3年。

六、合作形式

中试技术合作和共同开发

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