石墨烯和超级电容器

超级电容器（SC）是一种前景广阔的电化学储能系统，可在数百万次充电循环中快速充放电（秒/亚秒级），同时保持其电化学性能。

它们主要分为电化学双层电容器和伪电容器。前者依靠离子吸附形成电双层，并在电极/电解质界面上以同离子交换反离子；后者主要通过法拉第电子电荷转移与氧化还原反应、电吸附或类似电池的插层过程储存电能。

应用

目前，太阳能电池主要应用于汽车领域，预计在本十年末将形成一个价值十亿欧元的全球市场。对可再生能源和相关智能电网、铁路列车和有轨电车电气化以及通过电动、共享和自动车辆（机器人出租车、班车和公共汽车）实现的电动交通的投资不断增加，这将极大地推动采用太阳能电池作为满足日常生活需求的最佳解决方案。

为了充分发挥太阳能电池的潜力，必须通过物理/化学功能化对电极材料进行纳米结构化和工程化处理，以最大限度地扩大电化学可及表面积，从而达到高能量密度，同时控制碳质材料的量子电容，甚至引入基于法拉第反应的新型存储机制。在此背景下，层状二维（2D）材料，尤其是石墨烯，具有高表面积比、优异的导电性和出色的机械性能（如柔韧性），为实现先进的 SC 电极提供了理想的材料平台。

我们的解决方案

在 BeDimensional，我们开发出了基于高纯度少层石墨烯的先进电极配方。我们的研究表明，对活性材料和电解质的纳米分布特性进行管理，可以成为一种新的范例，从而克服 SC 中能量密度和功率密度的传统对立。通过构想高表面积电极内的高效离子传输，电解质离子可以进入中孔和微孔。

要达到与速率无关的高能量密度这一 SC 技术的终极目标，就必须具备这一特性。得益于其高纯度等级，我们的几层石墨烯薄片可作为 SC 电解质的无摩擦 “离子滑道”。这种引人入胜的特性使我们能够通过将少层石墨烯融入高负载量的活性炭薄膜来提高类似商用 SC 的电化学性能。