18日，世界頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了中科院上海硅酸鹽研究所研制出一種新型石墨烯材料的重要研究成果。權(quán)威專家表示，因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競爭優(yōu)勢，在快速充放方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰電池，它的研制成功對推動我國超級電容器的行業(yè)發(fā)展，提升行業(yè)競爭優(yōu)勢，具有重要的意義。

該材料具有極佳的電化學(xué)儲能特性，可用作電動車的“超強(qiáng)電池”：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里。

中科院上海硅酸鹽所科學(xué)家成功研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學(xué)儲能特性，可用作電動車的“超強(qiáng)電池”：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里。相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在期刊《科學(xué)》上。

超級電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種電化學(xué)儲能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備等多個領(lǐng)域。然而，超級電容器并非“完美”，其核心問題在于，能量密度低。如何讓超級電容器兼具高功率、高能量，長期以來科學(xué)家并沒有找到理想材料。

黃富強(qiáng)介紹，與傳統(tǒng)電極材料相比，石墨烯有四大突出優(yōu)勢：其一，高比表面積有利于產(chǎn)生高能量密度;第二，超高導(dǎo)電性有利于保持高功率密度;第三，化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富有利于引入贗電容，提高能量密度;第四，特殊的電子結(jié)構(gòu)有利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。

通過反復(fù)試驗、設(shè)計、合成，黃富強(qiáng)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。不僅能實現(xiàn)高能量密度、高功率密度，而且還可以通過使用水基電解液，做到無毒、環(huán)保、價格低廉、安全可靠。

據(jù)介紹，該新型石墨烯超級電容器體積輕巧、不易燃也不易爆，可采用低成本制備，實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。因性能較鉛酸、鎳氫等電池有明顯的競爭優(yōu)勢，且在快速充放方面優(yōu)于鋰電池，該“超級電池”可應(yīng)用于現(xiàn)有混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備的更新?lián)Q代。A股中中國寶安、方大炭素、烯碳新材等上市公司，涉及石墨烯相關(guān)業(yè)務(wù)。

據(jù)悉，這種新型石墨烯超級電容器可以采用低成本制備，實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。

超級電容器是重要的新型儲能器件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長和安全可靠等特點。目前超級電容器已應(yīng)用于混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備等,形成一個非常可觀的市場規(guī)模，近年來保持近20%的全球增長率,產(chǎn)業(yè)前景突出。但現(xiàn)有超級電容器仍受限于低能量密度(商用活性炭：5–7瓦時/公斤)，遠(yuǎn)不如鋰電池(>80瓦時/公斤)，原因在于較低的比容量(<250法拉/克)。

而同屬炭族的石墨烯，因擁有高比表面積、優(yōu)良導(dǎo)電率和穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)特點，已經(jīng)成為國際研發(fā)熱點，并有望成為下一代高性能超級電容器的理想電極材料。