随着轻质便携式电子产品的迅猛发展和广泛普及，对高性能微型化和小型化储能系统的需求日益强劲，其中，新型一体化整体性电极材料的设计和可控制备是构筑此类储能系统的核心与关键。基于纳米尺度的2D石墨烯定向组装构筑的石墨烯薄膜，是一类新型的整体性储能电极材料，显示出优异的机械强度、良好的导电性及较高的体积能量密度，备受国内外的关注。如何设计具有优异能量储存性能的石墨烯薄膜，并实现其快速的可控组装是构筑未来储能器件亟需解决的挑战性难题之一。

最近，我室邱介山教授领导的辽宁省“能源材料化工”创新团队在基于纳米碳材料构筑的超级电容器用高功能碳基电极材料方面取得了新进展。在前期工作基础上(纳米炭耦合过渡金属化合物构筑高性能超级电容器电极材料：J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 1963-1968, front cover image；Nanoscale, 2014, 6, 3097-3104, hot paper and inside cover image；3D镍钴铝层状氢氧化物纳米片耦合碱式碳酸钴镍纳米线的柔性复合结构电极材料：Adv. Energy Mater., 2014, DOI:10.1002/aenm.201400761, highlighted as frontispiece)，研究建立了一种基于2D石墨烯的超快自组装制备一体化整体性复合电极的新技术方法。他们以氧化石墨烯为基本结构单元，以单分散的碱式碳酸镍钴纳米线(NiCo-CH )为柱撑，设计并成功构筑出2D石墨烯与单分散NiCo-CH有机耦合的整体性复合膜材料，整个自组装过程在25秒内即可完成。氧化石墨烯表面的含氧官能团诱导线状NiCo-CH的生长并调控其单分散状态，线状NiCo-CH与2D石墨烯层片快速自组装形成了网络状超疏松开放结构，这种新颖的结构有助于储能器件中电解液的快速传输。作为超级电容器的电极材料，其体积比电容高达2936 F cm^-3，远优于常规炭材料的体积比容量，为小型化储能器件的构筑提供了一种新的技术方案。这种材料的超疏松结构有利于其与具有高导电网络织构的一维碳纳米管耦合，进一步大幅提升材料的倍率特性和循环稳定性。相关成果作为内封面发表在著名学术刊物Advanced Functional Materials上( 2015，DOI: 10.1002/adfm.201404019，刊物SCI影响因子10.4；论文作者：杨卷、于畅、范小明、赵昌泰、邱介山)。这一工作为拓展和深化柔性超级电容器之新型电极材料的设计与构筑，开辟了新的技术途经，对其它2D功能材料的组装和优化亦有可资借鉴的重要价值。

    这项工作得到国家自然科学基金委和教育部长江学者奖励计划的资助支持。