石墨烯黑科技：超级电容器实现“电池级”储能，充电速度惊人

在全球致力于开发兼具高速充放电和强大储能能力的新一代能源系统的背景下，工程师们取得了一个重大里程碑。这一突破将为电动汽车、电网稳定以及消费电子产品带来新的可能性。

在最近发表于《自然通讯》（Nature Communications）上的一篇论文中，来自莫纳什大学（Monash University）的研究团队介绍了一种新型碳基材料，它使得超级电容器能够储存与传统铅酸电池等同的能量，同时提供比传统电池系统快得多的放电速度。

超级电容器的潜力被完全释放

超级电容器是一种新兴的储能形式，它通过静电而非化学反应来储存电荷，因此具有充电速度快、循环寿命长的优点。然而，长期以来，超级电容器的效率一直受限于其碳材料的表面积——这是储能的关键因素——只有一小部分表面积能够被有效利用。

莫纳什大学机械与航空航天工程系教授 Mainak Majumder 指出，他们的团队通过“简单地改变材料的热处理方式”，成功解锁了大部分的表面积。

这项发现意味着，科学家们现在可以制造出既能储存足够能量来替代许多应用中的电池，又能以极快速度输送功率的超级电容器。

关键创新：多尺度还原氧化石墨烯（M-rGO）

这项突破的关键在于团队开发出的一种新型材料结构，称为多尺度还原氧化石墨烯（M-rGO）。这种材料由澳大利亚丰富的天然石墨合成而来。

通过一个快速热退火过程，研究人员创造出一种高度弯曲的石墨烯结构，其中包含精确的通道，允许离子快速、高效地移动。其结果是制造出了一种同时具备高能量密度和高功率密度的材料——这两种特性此前很难在单一设备中实现。

创纪录的性能与商业化潜力

这项研究的关键性能指标达到了碳基超级电容器的顶尖水平：

• 体积能量密度： 达到 99.5 Wh/L（与传统铅酸电池相当）。
• 功率密度： 高达 69.2 kW/L（远超传统电池）。
• 充电性能： 具有极快的充电速度和出色的循环稳定性。

更重要的是，研究人员强调，这种制造工艺具有可扩展性，并且与澳大利亚的原材料兼容。

这项技术目前正通过莫纳什大学的衍生公司 Ionic Industries 进行商业化。该公司已经开始商业化生产这种石墨烯材料，并正与储能领域的合作伙伴协作，将这项突破推向市场应用，尤其是在那些对高能量储存和快速功率输送都至关重要的领域。这项创新是莫纳什大学致力于开发先进材料、迈向低碳能源未来的重要组成部分。

参考资料:DOI: 10.1038/s41467-025-63485-0