韩国研发出基于石墨烯的水性混合电容器，快充长寿命高能量密度！

      传统的电化学能量存储系统如锂离子电池（LIB），具有高电压范围和能量密度，但是易燃的有机电解质具有一定安全隐患。另外，锂电池电化学反应速率缓慢，这导致充电速率和功率密度低下，另外由于容量衰减其循环寿命也有限。因此，基于含水电解质的电容器受到极大关注，它安全且环保被认为是锂电池的替代品。然而，由于其有限的电压范围和低电容，含水电解质电容器在能量密度方面落后于基于有机电解质的储能器件。因此，除了能够快速充电的高功率密度之外，开发具有高能量密度和长循环寿命的水性储能器件是推进下一代电化学能量存储装置的最具挑战性的任务。

石墨烯基底上的多孔金属氧化物纳米颗粒构成水性混合电容器

      近日，韩国科学技术院KAIST开发了一种基于石墨烯的混合储能器件，实现了高能量密度、高功率密度和更长循环寿命的安全储能。该团队的研究人员开发了一种水性混合电容器（AHC），通过在石墨烯上合成两种类型的多孔金属氧化物纳米团簇，为AHC创建正负电极，具有高能量密度，高功率和出色的循环稳定性。

      多孔金属氧化物纳米颗粒由小至2至3纳米的纳米团簇组成，并且具有小于5纳米的中孔。在这些多孔结构中，离子可以快速地转移到材料表面，并且由于它们的小粒径和大的表面积，可以非常快速地将大量离子储存在金属氧化物颗粒内。该团队在石墨烯上使用多孔氧化锰作为正极，在石墨烯上使用多孔氧化铁作为负极，以设计可在2V的扩展电压范围内工作的水性混合电容器。领导该研究的Jeung Ku Kang教授说：“这种新开发的AHC具有高容量和功率密度，由多孔金属氧化物电极驱动，将有助于商业化新型储能系统。该技术可在几秒钟内实现超快速充电，使其适合作为移动设备或电动汽车的电源。

      这些混合电容器本质上是电池和电容器的混合体， 电极可以电化学方式存储电能作为静电电荷。在其间添加离子水溶液可以帮助传输电流。通过在阳极上使用基于石墨烯的聚合物代替更传统的金属导体，并使阴极具有金属氧化物纳米颗粒的散射，研究人员能够克服先前AHC的不足。阳极上的微小碳纤维网在将电子转移到水溶液方面效率更高，这使得电池的功率密度比以前的器件高100倍，同时经过超过100,000次充放电的循环其容量衰减也很小。“这种环保技术可以很容易地制造出来并且非常适用，”化学家Jeung Ku Kang说。“特别是，与现有技术相比，其高容量和高稳定性可能有助于水性电容器的商业化。”在我们看到这些类型的器件胜过锂离子电池之前还需要一段时间，但是能够处理极端条件而不会着火的廉价电池毫无疑问会在未来的便携式技术中占据一席之地。快充只是一个额外的好处，奇迹材料石墨烯正在保持我们的希望，三星正在探索使得智能手机在大约12分钟内完全充满电的新材料的潜力。