《中国科学院》2008年4月1日讯 中科院金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部成会明、李峰副研究员和博士生王大伟等与澳大利亚昆士兰大学逯高清教授合作，在国家自然科学基金委的支持下，设计并制备出一种局域石墨化三维层次多孔结构的新型多孔炭材料(Hierarchical Porous Graphitic Carbon, HPGC)。该材料在高倍率条件下同时具有很高的能量密度和功率密度，可用作超级电容器的电极材料，相关论文在Angewandte Chemie International Edition(47，373-376，2008)上发表。

该研究组研究了在多孔炭电极中发生的基本电化学过程(J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8570-8575)，发现多孔电极的电荷存储能力由多孔结构的离子传输性能(受孔的尺寸、形状及取向等因素影响)、多孔炭的电子导电性以及电解液性质和电解液与炭材料之间的物理化学相互作用等因素所决定。据此他们提出将不同尺度孔(大孔－中孔－微孔)以三维网络形式组装，同时尽可能获得局域石墨片层结构的电极材料设计思想。其设计原理是：局域石墨化三维层次多孔结构(HPGC结构)可充分利用大孔结构作为准体相的电解液储存池以缩短离子扩散距离，中孔结构提供快速的离子输运通道，大孔－中孔协同作用可实现电解液离子在多孔炭电极中的准体相快速扩散行为；微孔的高静电吸附容量赋予优异的电化学储能活性；局域石墨片层则能够提高材料本体的电子导电性(参见图1)。HPGC结构可有效增加离子可利用的电化学活性表面积和电化学活性，并显著降低大电流导致的电位极化，从而获得在高倍率条件下高能量/高功率密度的电化学能量存储与转换能力。