随着人们越来越依赖便携式和无线电子产品，以及全球对太阳能和风能等清洁能源的需求不断增长，对集成储能设备的需求正在迅速增长。这是创建先进的指数需要能源存储技术，可靠和免维护电池和超级电容器(SC)，具有高功率密度的能力作为存储设备。超级电容器因其环保和长循环特性而成为满足这一需求的重要候选者。

来自清洁能源技术中心的集成纳米系统实验室 (INSys Lab) 的研究人员一直致力于提高超级电容器性能的途径，并满足对增加存储容量的需求。

Mojtaba Amjadipour 博士和 Francesca Iacopi 教授(数据与电气工程学院)以及 Dawei Su 博士(数学与物理科学学院)在 2020 年 7 月的Batteries and Supercaps杂志上描述了他们的前沿工作。“基于石墨的固态超级电容器：通过原位电化学处理实现氧化还原反应”的突出地位——被指定为具有正面覆盖布局的非常重要的论文——表明他们的研究在开发扩展存储容量的替代方法方面是多么具有创新性。

Iacopi 博士说，团队内的多学科方法有助于发现她所说的简单过程。

“这项研究源于我们对探索细胞运行极限的好奇心，导致我们获得了意想不到的有益结果。如果不了解观察到的改善的根本原因，利用我们团队的互补专业知识，就不可能控制这一过程。 ”

传统上，超级电容器由液态电解质制成，无法小型化且容易泄漏，促使人们对凝胶基和固态电解质进行研究。将这些电解质与碳基电极材料(如石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管)结合使用对于增强储能性能至关重要。

直接在硅表面上制造的石墨烯或石墨碳为可以嵌入集成系统的片上超级电容器提供了巨大的潜力。研究见解表明了使用凝胶基电解质显着提高超级电容器性能的简单途径，这是制造准固体(凝胶)超级电容器的关键。

“这种方法为开发进一步小型化的片上储能系统提供了一条新途径，该系统与硅电子兼容，可以支持运行集成智能系统的电力需求，”Iacopi 博士说。