石墨烯基电化学电容器储能研究获进展

2月17日，《自然能源》在网上发表了一篇题为“石墨烯薄膜层间距可调和孔隙高效利用的电化学电容储能研究”的论文。研究团队来自中国科学院金属研究所、香港大学和伦敦大学学院。

据了解，电化学电容器具有充电速度快、功率大、循环寿命长、工作温度范围宽、安全性高等优点。它们可用作大功率电源，在混合动力电动汽车、备用电源、便携式电子设备等领域具有广阔的发展前景。

然而，与电池相比，电化学电容器具有较低的能量密度，即单位体积储存的能量较低，这限制了其更广泛的应用范围，尤其是在便携式智能设备的应用中，并且需要进一步增加体积能量密度。

为此，研究者制备了不同比例的氧化石墨烯和热膨胀还原石墨烯的混合溶液，并通过真空过滤获得了片层间距可调的石墨烯基复合薄膜。通过调整片层间距，实现了优化整个电极材料孔隙率的效果。

该论文的合著者、中国科学院金属研究所研究员李冯说:“当电极材料的孔径与电解质的离子尺寸相匹配时，孔的空间利用率得到优化，从而使体积能量密度最大化。”

在此基础上，研究人员设计了一种全固态柔性电化学电容器。石墨烯薄膜电极材料本身具有良好的弯曲性能，保证了整个器件的灵活性，进一步发展了智能器件。根据实际需要改变电路连接方式，达到不同的输出效果。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41560-020-0560-6