新型石墨烯突破让储能更强大

根据发表在《自然·通讯》上的研究结果，科研人员开发出一种新型碳基材料，它能让超级电容器的储能水平与传统铅酸电池相当，同时释放能量的速度远快于传统电池设计。超级电容器是一类正在发展的储能设备，它依靠静电电荷存储，而非电池中使用的化学反应。长期以来的一个挑战是，储能所需的碳表面积中，仅有一小部分能够被利用。释放碳的更多潜力：莫纳什大学机械与航空航天工程系澳大利亚研究理事会二维材料先进制造研究中心（AM2D）主任迈纳克·马宗达教授参与了这项研究。马宗达教授表示：'我们团队已展示出，只需改变材料的热处理方式，就能释放出更多的碳表面积。这一发现有望让我们制造出快速充电的超级电容器，其储能足以在许多应用中替代电池，且能量释放速度更快。'创新的石墨烯结构推动突破：研究人员将这一进展归功于一种新设计的材料结构，名为多尺度还原氧化石墨烯（M-rGO），它由澳大利亚丰富的天然石墨制成。通过快速热退火工艺，该团队形成了高度弯曲的石墨烯结构，其具有可控的通道，能让离子以极高的速度和效率移动。这造就了一种兼具高能量密度和高功率密度的材料，这种组合在单个设备中很少见。实际设备中的创纪录性能：澳大利亚研究理事会AM2D中心研究员、该研究的合著者彼得·约万诺维奇博士解释说，当将其集成到软包电池设备中时，莫纳什大学的超级电容器表现出：体积能量密度高达99.5瓦时/升（在离子液体电解质中）、功率密度高达69.2千瓦/升，以及快速充电能力和出色的循环稳定性。约万诺维奇博士称：'这些性能指标在碳基超级电容器中处于有报道以来的最佳水平之一，关键是，该工艺具有可扩展性，且与澳大利亚原材料兼容。'迈向商业化应用：莫纳什大学衍生企业Ionic Industries的首席技术官、该研究的合著者菲利普·艾奇逊博士指出，该技术的商业化工作已在推进中。艾奇逊博士表示：'Ionic Industries的成立就是为了将此类创新商业化，我们目前正在生产商业化规模的这些石墨烯材料。我们正与储能合作伙伴合作，将这一突破推向市场主导的应用领域——在这些领域，高能量和快速功率输出都至关重要。'该项目得到了澳大利亚研究理事会和美国空军科学研究办公室的支持，与莫纳什大学推动低碳能源未来材料发展的更广泛目标一致。