想象一下，你需要不到10分钟来给你的电动汽车充电，或者只需要两分钟，它就能持续一整天。 研究人员开发的下一代储能系统很快就可能实现这一目标。 在概念验证阶段，它在包括电动汽车、手机和可穿戴技术在内的几个实际应用中显示出作为便携式电源的巨大潜力。该发现发表在“自然能源”杂志上，克服了高功率、快速充电超级电容器面临的问题-它们通常不能在小空间中容纳大量能量。 这项研究的第一作者来自伦敦大学学院的李庄南。他说：“我们的新型超级电容器非常有希望用于下一代储能技术，作为当前电池技术的替代品，或者与其一起使用，为用户提供更多的电力。” “我们设计的材料将使我们的超级电容器具有高功率密度-即它能充电或放电的速度-和高能量密度-这将决定它能运行多久。 通常情况下，你只能有这些特性之一，但我们的超级电容器提供了这两种特性，这是一个关键的突破。 此外，超级电容器可以弯曲到180度，而不影响性能，也不使用液体电解质，这最大限度地降低了爆炸的风险，使它完美地集成到弯曲的手机或可穿戴电子产品中。 一个由化学家、工程师和物理学家组成的团队致力于新的设计，该设计使用了一种具有孔隙的创新石墨烯电极材料，可以改变其尺寸，以更有效地存储电荷。 这项调整将超级电容器的能量密度最大化到创纪录的88.1Wh/L（每升瓦特小时），这是碳基超级电容器有史以来最高的能量密度，研究说。 类似的快速充电商业技术的能量密度相对较低，为5-8Wh/L，传统的慢充电但长期使用的铅酸电池通常有50-90Wh/L。 虽然该团队开发的超级电容器具有与最先进的铅酸电池价值相当的能量密度，但其功率密度在每升10,000瓦特以上时高出两个数量级。 “成功地将大量能源安全地储存在一个紧凑的系统中，是朝着改进储能技术迈出的重要一步。 我们已经证明，它的充电速度快，我们可以控制它的输出，它具有优异的耐久性和灵活性，使它成为用于微型电子和电动汽车的理想发展。 研究人员用多层石墨烯制成电极，形成一种致密但多孔的材料，能够捕获不同尺寸的带电离子。 他们使用一系列技术对其进行了表征，并发现当孔径与电解液中离子的直径相匹配时，它表现得最好。 优化的材料，形成一个薄膜，被用来建立一个概念证明装置，既有高功率和高能量密度。