日本東北大學開發(fā)出了比其它材料更高電壓和更好穩(wěn)定性的超級電容器新材料。他們在《能源與環(huán)境科學》（EnergyandEnvironmentalScience）刊發(fā)表了一篇名為《由無邊緣缺陷石墨烯制成的超穩(wěn)定介孔碳板打造的4.4V超級電容器》“4.4Vsupercapacitorsbasedonsuper-stablemesoporouscarbonsheetsmadeofedge-freegraphenewalls”的論文。

超級電容器是一種可充電的儲能裝置，被廣泛應用在機械裝置、智能儀表等方面。與傳統(tǒng)電池相比，超級電容具有許多優(yōu)點:充電快、壽命長等，但其能量存儲率有限。

長期以來,科學家們一直在為可滿足能源密集型應用(例如汽車)需求的超級電容尋找高性能材料。

日本東北大學材料科學家、相關論文合著者之一的HirotomoNishihara說：“找到既能在高電壓下又能在嚴苛環(huán)境下運行的材料，非常具有挑戰(zhàn)性。”

Nishihara及其同事們與超級電容制造公司（TOCCapacitorCo.）合作開發(fā)出一種新材料，它在高溫、高電壓條件下具備超高穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)上，活性炭被用于電容器中的電極，但單電池（構(gòu)成電容器的積木）中電池單體電壓低，必須將多個電池串聯(lián)才能保證足夠輸出電壓。至關重要的是，這種新材料具有更高的單電池電壓，減少了堆疊數(shù)量，使設備更加緊湊。

新材料是由一個連續(xù)的石墨烯介孔海綿（含有納米孔的碳基材料）三維框架組成。這種材料的關鍵特征是無縫的：它含有非常少量的碳邊緣缺陷（腐蝕反應產(chǎn)生的地方），這使得它變得非常穩(wěn)定。

研究人員利用電子顯微鏡和一系列的物理測試，包括X射線衍射和振動光譜技術，研究了新材料的物理性質(zhì)。他們還將活性炭作為基準測試并比較了商用石墨烯材料，包括單壁碳納米管、還原石墨烯氧化物和3D石墨烯。

這種新材料為開發(fā)高度耐用、高電壓的超級電容器鋪平了道路，這些超級電容器可用于許多應用，包括汽車。