能量密度99.5Wh/L！澳洲发明超级电容，储能直追铅酸电池！

99.5 Wh/L！这不是下一代电池，这是一个刚刚诞生、能量密度却直追铅酸电池（50-90 Wh/L）的“超级电容器”！

这意味着什么？意味着一种兼具“闪电般”充电速度和“电池级”储能空间的新型能源诞生了。这项由澳大利亚莫纳什大学Mainak Majumder教授领导的团队完成的重磅研究，于2025年9月15日登上了国际知名期刊《自然·通讯》，刷新了我对储能的认知。

长期以来，储能界一直存在一个千古难题：

超级电容器（Supercapacitors）是“短跑冠军”，功率极高，几秒钟就能充满，但装的能量少得可怜（通常低于 10 Wh/L）。

而电池是“长跑冠军”，能量高，但充电慢得让人抓狂。

两者似乎永远无法兼得。无数团队试图用石墨烯来打破僵局，但都失败了。

为什么？因为石墨烯有个坏毛病：它们太合群了，总喜欢一层层紧密地堆叠起来，把99%的储能空间都锁死了。离子根本进不去，一切都是白搭。

Majumder 教授的团队决定不走寻常路。他们发明了一种巧妙的“两步热处理法”来“驯服”石墨烯。

第一步：闪蒸。在700℃的高温下，让氧化石墨（GtO）经历短短 2 秒的“地狱火”洗礼，使其瞬间爆炸性剥离，形成一堆杂乱无序的石墨烯碎片。

第二步：重构。再把这些碎片在700℃下“精炼”12分钟。

奇迹发生了。石墨烯没有变平整，反而自发地“编织”成了无数弯曲、缠绕的微型晶体（即 M-rGO）。就像把一张张大床单，揉成了一团团高密度的“纳米毛线球”。

这下总该行了吧？

研究团队兴奋地去测试，结果……傻眼了。

这种 M-rGO 材料的电容还是很低。原来，这些新生的“毛线球”缝隙（仅 0.339 nm）还是太窄了，电解质离子依然钻不进去！

这就好像他们费尽心机造出了一个精美绝伦的保险箱，却发现——钥匙丢了。

难道又失败了？

不，真正的王牌才刚刚登场。团队发明了一种名为“原位电化学层间扩张”（e-IE）的“暴力美学”激活法。

他们不对电容器“温柔”充电，而是像拧水龙头一样，逐步、缓慢地提升电压（一直加到 3.8V）。这个强大的电场，就像一把无形的“液压钳”，硬生生地将那些紧锁的石墨烯层“撬开”了！

电解质离子在强大的驱动力下，终于“楔入”了那些前人从未触及的储能圣地。

激活完成的瞬间，数据爆表了！

电容飙升了整整3倍！最终，这款袋式原型机在离子液体中跑出了99.5 Wh/L的体积能量密度，在有机电解液中也达到了49.2 Wh/L

与此同时，它的功率密度依旧高达69.2 kW/L（确保了闪电快充），并且循环5万次后，容量保持率仍在90%以上。

这项研究的精妙之处在于，它用一种巧妙的工艺（M-rGO）先造出了“空间”，再用一种聪明的激活方式（e-IE）拿到了“钥匙”，从而真正实现了“鱼与熊掌兼得”，让超级电容器拥有了电池的“内涵”和电容的“速度”。

从电动汽车、电子设备到电网调节，一个由“超级电容”驱动的即时能源时代会不会到来呢？

参考文献：

Jovanović, P., Mirshekarloo, M.S., Aitchison, P. et al. Operando interlayer expansion of multiscale curved graphene for volumetrically-efficient supercapacitors. Nat Commun 16, 8271 (2025).