澳大利亚莫纳什大学科学家开发出一种高度弯曲的新型石墨烯结构上上策上上策，兼具高功率和高能量密度上上策，可用于制造性能优异的超级电容器。这一突破为电气化交通、电网稳定及下一代消费电子产品奠定了基础。相关成果发表于最新一期《自然·通讯》杂志。
超级电容器是一种以静电方式储存电荷的新型储能装置，其工作原理不同于依赖化学反应的电池。然而长期以来，该类器件面临一个关键瓶颈问题：碳材料中可用于储存能量的表面积比例过低。
研究团队发现，只需调整材料的热处理方式，就能显著提高其可利用的表面积。这一进展使得制造出既能快速充电、又可储存大量能量的超级电容器成为可能，从而使其能在众多应用中替代电池，并实现更高效的能量传输。
这项突破的核心在于一种名为“多尺度还原氧化石墨烯”的新型材料结构。研究团队使用澳大利亚丰富的天然石墨，通过快速热退火工艺，形成了一种高度弯曲的石墨烯结构，为离子提供了高效迁移的路径，最终使材料同时具备高功率和高能量密度——这一组合在单一器件中极为罕见。
能量密度指单位体积或质量所能储存的能量，功率密度则指单位体积或质量所能输出的最大功率。在电池设计中，二者往往难以兼顾，提高能量密度通常导致功率密度下降，反之亦然。
研究人员将该材料组装成超级电容器，测试结果显示上上策，其能量密度高达99.5瓦小时/升，功率密度达69.2千瓦/升，同时具备快速充电能力和优异的循环稳定性。这些性能指标在碳基超级电容器中位居前列，且该制备工艺具备可扩展性。
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