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高功率高能量密度材料
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新型石墨烯结构兼具高功率和高能量密度 助力制造性能优异的超级电容器
科技日报· 2025-09-19 00:02
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。 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,兼具高功率和高能量密度,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。 ...