在概念驗證階段，它在許多實際應用中(包括電動汽車，電話和可穿戴技術)作為便攜式電源顯示出巨大的潛力。

今天發(fā)表在《自然能源》上的這項發(fā)現(xiàn)克服了大功率，快速充電的超級電容器所面臨的問題-超級電容器通常無法在狹小空間中容納大量能量。

該研究的第一作者李莊南博士(UCL Chemistry)說：“我們的新型超級電容器對于下一代儲能技術非常有前途，因為它可以替代當前的電池技術或與之并用，從而為用戶提供更多的力量。

“我們設計的材料將賦予我們的超級電容器高功率密度-即它可以充電或放電的速度-以及高能量密度-這將決定它可以使用多長時間。通常，您只能擁有一個這些特性，但我們的超級電容器可以同時提供這兩個特性，這是一個關鍵的突破。

“此外，超級電容器可以彎曲至180度而不會影響性能，并且不使用液體電解質，從而最大程度地減少了爆炸的危險，使其非常適合集成到彎曲的手機或可穿戴電子設備中。”

一個由化學家，工程師和物理學家組成的團隊致力于這一新設計，該設計使用了創(chuàng)新的石墨烯電極材料，該材料的孔可以改變大小，從而更有效地存儲電荷。這種調整將超級電容器的能量密度最大化，達到創(chuàng)紀錄的88.1 Wh / L(每升瓦時)，這是碳基超級電容器有史以來最高的能量密度。

相似的快速充電商業(yè)技術具有5-8 Wh / L的相對較差的能量密度，而用于電動汽車的傳統(tǒng)慢速充電但長期運行的鉛酸電池通常具有50-90 Wh / L。

盡管該團隊開發(fā)的超級電容器的能量密度與鉛酸電池的最新技術水平相當，但其功率密度卻高出兩個數(shù)量級，每升超過10,000瓦。

UCL數(shù)學和物理科學學院的資深作者兼院長Ivan Parkin教授(UCL化學)說：“在緊湊的系統(tǒng)中成功安全地存儲大量能量是朝著改進能量存儲技術邁出的重要一步。我們已經(jīng)證明，它可以快速充電，我們可以控制其輸出，并具有出色的耐用性和靈活性，非常適合用于小型電子產(chǎn)品和電動汽車的開發(fā)，想象一下，只需十分鐘即可為電動汽車充滿電，而手機和手機則只需幾分鐘持續(xù)一整天?！?/p>

研究人員用多層石墨烯制成電極，產(chǎn)生了一種致密但多孔的材料，能夠捕獲不同大小的帶電離子。他們使用多種技術對其進行了表征，發(fā)現(xiàn)當孔徑與電解質中離子的直徑匹配時，其性能最佳。

經(jīng)過優(yōu)化的材料形成了薄膜，用于構建具有高功率和高能量密度的概念驗證設備。

6cm x 6cm的超級電容器是由兩個相同的電極制成的，該電極位于凝膠狀物質的兩側，該物質充當電荷轉移的化學介質。

它用于為數(shù)十個發(fā)光二極管(LED)供電，并被發(fā)現(xiàn)具有很高的魯棒性，靈活性和穩(wěn)定性。

即使以180度彎曲，它的性能也幾乎與平坦時相同，并且經(jīng)過5,000次循環(huán)后，它仍保留了其容量的97.8%。

資深作者馮力教授(中國科學院)說：“在未來30年中，智能技術的世界將加速發(fā)展，這將極大地改變通訊，運輸和我們的日常生活。通過使儲能變得更加智能，設備將通過與設備自動交互地交互工作，對我們來說是不可見的。我們的智能單元很好地說明了如何改善用戶體驗，并在未來的應用中顯示出巨大的潛力，可作為便攜式電源。