KAIST(韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)研究院)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有高能量密度、高功率和良好循環(huán)穩(wěn)定性的水性混合電容器(AHC)，該方法是在石墨烯上合成兩種多孔金屬氧化物納米團(tuán)簇，更接近實(shí)現(xiàn)具有高能量密度、高功率密度和更長(zhǎng)循環(huán)壽命的安全儲(chǔ)能技術(shù)。相關(guān)論文發(fā)表于近期的《先進(jìn)功能材料》雜志封面文章。這種混合存儲(chǔ)替代方案顯示功率密度比傳統(tǒng)電池快100倍，允許在幾秒鐘內(nèi)充電。因此，它適用于小型便攜式電子設(shè)備。

　　傳統(tǒng)的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括鋰離子電池(LIBS)，具有較高的電壓范圍和能量密度，但也會(huì)受到可燃有機(jī)電解質(zhì)的安全問題的影響。此外，它們的電化學(xué)反應(yīng)速率較慢，導(dǎo)致充電速度差，功率密度低，容量迅速衰減，從而循環(huán)壽命短。另一方面，基于水電解質(zhì)的電容器由于被認(rèn)為是安全和環(huán)保的替代品而受到廣泛關(guān)注。然而，水電解質(zhì)由于其電壓范圍有限、電容低，在能量密度方面落后于基于有機(jī)電解質(zhì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此，除了能夠快速充電的高功率密度之外，開發(fā)具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的水性能量存儲(chǔ)是推進(jìn)下一代電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

　　來自KAIST能源、環(huán)境、水和可持續(xù)性研究生院的Jeung Ku Kang教授和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有高能量密度、高功率和良好循環(huán)穩(wěn)定性的水性混合電容器(AHC)，方法是在石墨烯上合成兩種多孔金屬氧化物納米團(tuán)簇，為AHCs制造正負(fù)極。多孔金屬氧化物納米粒子由2到3納米大小的納米團(tuán)簇組成，具有小于5納米的介孔。在這些多孔結(jié)構(gòu)中，離子可以快速地轉(zhuǎn)移到材料表面，大量的離子可以快速地儲(chǔ)存在金屬氧化物顆粒中，因?yàn)樗鼈兊念w粒尺寸小，比表面積大。

　　研究小組將多孔氧化錳應(yīng)用于石墨烯為正極，多孔氧化鐵用于石墨烯為負(fù)極，設(shè)計(jì)了一種能在2V的電壓范圍內(nèi)工作的水相混合電容器。研究人員說：“這種由多孔金屬氧化物電極驅(qū)動(dòng)的高容量和高功率密度的新型AHC，將有助于一種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的商業(yè)化。這項(xiàng)技術(shù)允許在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行超快充電，使其適合作為移動(dòng)設(shè)備或電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，因?yàn)樘柲苁侵苯右噪娏π问絻?chǔ)存的。“