什么是石墨烯超级电容器？
石墨烯超级电容器通过在石墨烯电极表面积累离子来存储能量，形成电气双层（EDLC）。与依赖缓慢化学反应的电池不同，超级电容器通过纯静电方式在几秒内充放电。石墨烯超凡的比表面积（2,630 m2/g）和导电性使其成为理想的电极材料——想象一张仅一个原子厚的碳片能容纳一道闪电的电荷量。
这为什么重要？现代电子设备需要瞬间充电、持续数百万次循环、按需提供功率突发的能量存储。石墨烯超级电容器弥合了电池（高能量）和传统电容器（高功率）之间的差距，实现了电动汽车的再生制动、电网级能量缓冲以及几秒钟内充满电的可穿戴设备。
📖 深入了解
类比 1
将石墨烯超级电容器想象成电力的海绵。普通电容器是一个容纳一层薄膜水的平板，而电池是一个缓慢注满水的水桶。石墨烯的蜂窝结构就像一个具有巨大表面积的超级海绵——它几乎立即吸收电荷并以同样快的速度将其挤出。
类比 2
想象一下停车场与高速公路休息站。电池就像一个巨大的车库——它可以容纳许多汽车，但需要很长时间才能充满。电容器是一个微小的休息站——汽车会立即放大和缩小，但它能容纳的东西很少。石墨烯超级电容器就像一个拥有数千个空间的大型休息站：汽车（充电）以高速公路速度进出，而且空间数量惊人。
🎯 模拟器提示
初学者
按开始观察石墨烯电极之间的离子充电和放电
中级
提高电压窗口以增加能量密度（E = 0.5 × C × V²）
专家
增加孔隙率以获得更容易接触的表面积，但注意电导率的降低
📚 术语表
🏆 关键人物
Andre Geim & Konstantin Novoselov (2004)
在曼彻斯特使用“透明胶带法”分离石墨烯，2010 年诺贝尔物理学奖
Rodney Ruoff (2008)
开创了基于石墨烯的超级电容器研究，展示了卓越的比电容
Dan Li (2013)
莫纳什大学研究人员创造了具有创纪录能量密度超级电容器的石墨烯凝胶电极
Maher El-Kady & Richard Kaner (2012)
加州大学洛杉矶分校团队使用 DVD 刻录机创建激光划线石墨烯超级电容器
Yury Gogotsi (2011)
Drexel 教授开发了 MXene 和石墨烯基储能材料
🎓 学习资源
- Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films [paper]
关于石墨烯分离和表征的诺贝尔奖获奖论文（《科学》，2004 年） - Graphene-Based Supercapacitors [paper]
高性能超级电容器石墨烯电极设计综述（Science，2012） - The Graphene Flagship [article]
€1B 欧盟研究计划推进石墨烯应用，包括能源存储 - Graphene-Info [article]
跟踪石墨烯商业化和超级电容器发展的行业门户