超级电容器具有高功率密度和长循环寿命等特点，已应用于电动汽车等高功率输出设备，被普遍认为是一种重要的新型储能器件。但是目前商业化活性炭基超级电容器的能量密度较低，严重制约了其在储能领域中的潜力。因此，超级电容器未来的研究重点在于保持其功率密度和循环寿命的同时，大幅提升能量密度。石墨烯是近年来备受各国重视的新型材料，具备高比表面积、高导电率和稳定化学结构等优势，有望在下一代高性能超级电容器中获得广泛应用。
最近，中国科学院电工研究所马衍伟研究团队提出以二氧化碳为碳源，金属镁粉为还原剂，纳米氧化镁为模板剂，采用自蔓延高温合成技术，成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色和低成本制备。通过调控模板剂的量可以实现对石墨烯层数的控制，并揭示了自蔓延高温合成过程中石墨烯微观形貌的演化机制。所得石墨烯电导率高达13000Sm-1，比表面积达到709m2g-1，具有丰富的介孔结构，不仅促进了电子在电极/电解液界面的高效转移，也提升了离子在电极体相内的扩散性能。因此，在离子液体中基于电极材料的比电容最高可达244Fg-1；电流密度增大至500Ag-1时，容量仍维持113F g-1。得益于优异的容量和突出的倍率性能，石墨烯电极表现出良好的大功率储能特性。功率密度为10kWkg-1时，电极材料的能量密度高达136Whkg-1，在高达1000kWkg-1的功率密度下，能量密度仍达60Whkg-1。此外，由于该石墨烯中氧元素含量仅为0.7at.%，电极材料表现出异常优异的电化学稳定性，循环100万周后，容量保持率仍大于90%。该研究与中科院理化技术研究所李江涛研究团队、中科院物理研究所李建奇研究团队合作完成。
上述石墨烯制备方法反应过程耗时短、环境友好、成本低，对工业化制备石墨烯的推广意义重大，并有望推动石墨烯在高性能超级电容器等储能领域中的实际应用。
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