在能源儲存領域，工程師們近日取得了一項可能改變未來的突破。來自澳大利亞莫納什大學的科學家們開發出一種新型碳基材料，這種材料用於超級電容器，能夠結合電池級的能量儲存能力和快速的能量釋放，這在傳統電池中是難以實現的。這一發現有潛力改變電動交通工具、電網穩定以及消費電子產品。研究顯示，這種新材料使超級電容器的能量儲存能力達到鉛酸電池水平，同時提供的能量釋放速度遠超現有技術。
超級電容器以靜電方式儲存電荷，而電池則依賴化學反應來完成。直到目前為止，碳材料的有效表面積僅有一小部分可以利用，這限制了其效率和能量密度。莫納什大學先進製造2D材料研究中心的主任Mainak Majumder教授表示，透過改變材料的熱處理方式，團隊已經展示了如何釋放出更多的表面積。
這一快速能量釋放技術的發現，可能使得未來能夠構建快速充電的超級電容器，這些電容器儲存的能量足以取代許多應用中的電池，並能更快速地釋放。Majumder教授補充道，這一發現的關鍵在於一種名為多尺度還原氧化石墨烯（M-rGO）的材料架構。該材料是由天然石墨合成的，這是一種豐富的澳大利亞資源。研究人員利用快速熱退火技術，創造出具有高度曲率的石墨烯結構，為離子的快速移動提供了精確的通道。
這種超級電容器不僅提供高能量密度，還具備高功率密度，這在單一設備中是前所未有的。團隊強調，這種材料還與可擴展生產技術相容。ARC AM2D中心的研究員Petar Jovanović博士表示，在離子液體電解質中，體積能量密度可達到99.5 Wh/L，功率密度高達69.2 kW/L，這些設備充電迅速，且顯示出優良的循環穩定性。
這項新材料被命名為多尺度還原氧化石墨烯（M-rGO），使得超級電容器的能量儲存能力達到鉛酸電池的水平。這些性能指標在碳基超級電容器中屬於最佳報告之一。Jovanović博士補充道，這一過程具有可擴展性，並與澳大利亞的原材料相容。
隨著商業化的推進，莫納什大學的Ionic Industries首席技術官Phillip Aitchison博士表示，這項技術目前正進行商業化。Ionic Industries成立的目的是為了商業化這些創新，並且現在已經開始生產商業規模的石墨烯材料。該公司正與能源儲存合作夥伴合作，將這一突破推向市場。潛在的應用領域包括電動車、無人機以及高需求電子產品等需要高能量儲存和快速能量釋放的領域。
這項研究得到了澳大利亞研究委員會和美國空軍贊助研究辦公室的支持，並且是莫納什大學致力於開發低碳能源未來先進材料的一部分。研究結果已在《自然通訊》期刊上發表。
