石墨烯“加盟”超级电容器 大巴充电7秒能跑35公里

世界上完美的储能器件在哪里？铅酸和镍氢电池性能较低，锂电池既不耐用又不安全还无法快速充放电，而现在的超级电容能量密度也不够高，怎么办？中国科学院上海硅酸盐研究所昨天在国际顶级科学期刊《科学》（Science）上发表其与北京大学等合作完成的最新发明：诚邀“当前材料界最炙手可热的超级明星”石墨烯“加盟”，担任超级电容器的电极材料，并为其巧妙设计结构、有效提升性能——堪称“多项全能”的下一代高性能超级电容器就此诞生！

新型超级电容到底有多厉害？科研人员举例说，曾在世博园区成功运营的超级电容大巴，一次充电90秒可行驶7公里，而采用石墨烯的新型超级电容，充电7秒便能跑上35公里；至于目前使用铅酸电池的助动车电瓶，分量很重，充满电要好几个小时，若换用石墨烯的新型超级电容，不仅可以大大减轻重量，而且一次充电只需10秒。

超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的电化学储能装置，我们对它其实并不陌生：近到公交车、电子玩具、应急照明灯、智能电网，远到发电站、坦克、电磁炮、激光武器等等，均有其用武之地。据国际研究数据，2014年全球超级电容器市场规模已达11亿美元，至2018年市场规模可望达到35亿美元。

理想的储能器件，本领不外乎这几样：高能量密度——能储很多电，高功率密度——可快速充放电，长寿命，安全可靠，价格低廉。目前的超级电容器，其他都不赖，唯独有个致命缺点——能量密度低，总嫌储电不够多。黄富强研究员、陈一苇教授、林天全博士等反复构想与实验，终于找到了突破瓶颈的策略：在电极上引入“神奇材料”石墨烯，为其“量身定制”了学名为“氮掺杂的有序介孔”的“最佳造型”，解决了快速充放电与大量存储电的矛盾，将能量密度一下子提高了3倍多；在电解液上，用无毒、安全环保、价廉的水溶液取代有毒、易燃易爆、昂贵的有机溶液。课题组预期，新型石墨烯超级电容器可采用低成本制备，实现规模生产，有望成为储能器件界的“新星”。下一步，研究人员将继续挑战其能量密度极限，争取让超级电容储上更多电——未来某一天，没准手机等随身电器都能用上安全的超级电容，充电时间可以“滴答”来计。