Pin thông dụng có khả năng tích trữ nhiều năng lượng nhưng không thể sạc và xả sạc nhanh hoặc có tuổi thọ bằng siêu tụ điện. Thiết bị mới kết hợp tất cả các ưu điểm này có thể làm thay đổi toàn cảnh công nghệ hiện nay, dẫn đến sự ra đời của điện thoại nhỏ gọn và xe điện chỉ cần sạc trong vài giây thay vì phải mất hàng giờ.

GS. Richard Kaner và TS. Maher El-Kady đã chế tạo được siêu tụ điện hybrid hiệu suất cao, khác biệt với các siêu tụ điện thường ở khả năng sạc và xả sạc rất nhanh và chịu được hơn 10.000 chu kỳ sạc. Ngoài ra, thiết bị còn tích trữ nhiều năng lượng gấp 6 lần siêu tụ điện thường, chứa lượng điện tích hơn 2 lần pin lithium màng mỏng thông dụng trong không gian chỉ bằng 1/5 độ dày tờ giấy.

Năng lượng được tích trữ trong thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa chất điện phân và 2 điện cực: diện tích tiếp xúc càng lớn, năng lượng được tích trữ càng nhiều. Các siêu tụ điện hybrid trước đây sử dụng cấu trúc xốp trong điện cực để tăng tối đa diện tích tiếp xúc, nhưng các lỗ thường quá rộng, do đó, số lượng lỗ quá ít nên tác động không đáng kể đến hiệu suất. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mangan dioxide (vật liệu dùng cho pin kiềm) cho các điện cực, nhưng còn bổ sung thêm cấu trúc graphene khắc laser 3 chiều đặc biệt (LSG). Cấu trúc graphene này cho phép thiết bị tích trữ nhiều năng lượng hơn.

TS. El-Kady nói: "Mặc dù các điện cực của chúng tôi mỏng khoảng 15 micron nhưng có khả năng tích điện nhiều hơn siêu tụ điện thương mại dày 100-200 micronmeter, chủ yếu là vì các điện cực LSG/ MnO2 hybrid có mật độ năng lượng rất dày đặc". Theo các nhà nghiên cứu, siêu tụ điện mới có thể đạt mật độ năng lượng lên đến 42 Wh/l so với mức 7 Wh/l của siêu tụ điện thương mại làm từ các bon. Hơn nữa, thiết bị còn cung cấp mật độ năng lượng lên đến khoảng 10 kW/l, gấp 100 lần pin axít chì và có hiệu suất cao hơn siêu tụ điện thương mại. Thời gian sạc siêu tụ điện chỉ mất vài giây.

Các siêu tụ điện thường được xếp chồng lên nhau và kết hợp thành một thiết bị duy nhất, nhưng các nhà nghiên cứu cũng có thể tận dụng độ mỏng của thiết bị bằng cách tích hợp nó trong dãy pin mặt trời. Trong ứng dụng này, siêu tụ điện có thể nhanh chóng tích điện được sản xuất từ pin mặt trời vào ban ngày và tích trữ đến đêm để cung cấp cho đèn LED. Đây chỉ là một trong rất nhiều ứng dụng tiềm năng của công nghệ này. Các nhà khoa học đang nghiên cứu sử dụng điện cực hybrid để chế tạo siêu tụ điện hybrid trên quy mô lớn.