致密储能--石墨烯用于超级电容器的机遇和展望

碳纳米储能材料发展迅速,质量容量性能不断刷新。但通常碳纳米材料的密度较低,导致其体积比容量有限,在很多时候很难将材料水平上的优异性能反映到最终的器件上。发展高体积能量密度储能材料,在器件水平上实现致密储能,对推动储能材料和器件的实用化至关重要。作为其它sp^2碳质材料的基本结构单元和一种柔性二维材料,石墨烯通过组装可以实现纳米结构致密化,在致密储能方面具有先天优势。本文以石墨烯在超级电容器中的应用为主,分别从材料、电极、器件3个层次讨论了实用化储能器件的设计原则,梳理了高体积能量密度碳基储能材料的研究进展,重点介绍了高体积容量碳电极材料的致密化设计理念,强调了从器件角度考虑储能材料设计的重要性,并对致密储能面临的机遇和挑战作了分析。