當(dāng)前超級電容電池的發(fā)展情況

超級電容電池是上世紀(jì)80年代后發(fā)展起來的新型儲能器件，在歐洲、美國、日本已經(jīng)開始形成新興的產(chǎn)業(yè)。

國外研發(fā)情況

從1990年開始，世界各國開始成立專門機(jī)構(gòu)開發(fā)和生產(chǎn)超級電容器，目前，在該技術(shù)領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位的國家有俄羅斯、日本、德國和美國，這些發(fā)達(dá)國家已把超級電容器項(xiàng)目作為國家重點(diǎn)研究和開發(fā)項(xiàng)目，并提出了近期和中長期發(fā)展計(jì)劃。在超級電容器的實(shí)用性方面，俄羅斯走在世界的前列。

國內(nèi)研發(fā)情況

我國從九十年代開始研制超級雙電層電容器，與國外先進(jìn)水平還有一定的差距。據(jù)有關(guān)資料表明，國內(nèi)有些單位已經(jīng)研制出比能量為10Wh/kg、比功率為600W/kg的高能量型及比能量為5Wh/kg、比功率為2500W/kg的高功率型超級電容器樣品，循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)50，000次以上。性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，成本較國際平均價格有大幅度下降，初步具備應(yīng)用水平。我們相信，在創(chuàng)新精神的鼓勵下，我國超級電容將很快趕上、超過世界先進(jìn)水平。

超級電容電池充電只需幾分鐘

沸石礦模板炭帶有直徑1.2納米的納米孔陣列，可提供最佳平衡，實(shí)現(xiàn)高速性能與高容量電容，物理學(xué)家組織網(wǎng)站ROMan”>2011年1月26日報(bào)道，為了開發(fā)新一代電動汽車、太陽能系統(tǒng)和其他清潔能源技術(shù)，研究人員需要一種有效的途徑來存儲能量。有一種關(guān)鍵的能量存儲設(shè)備適用于這些應(yīng)用和其他應(yīng)用，就是超級電容器，也稱為電雙層電容器（electric double-layer capacitor）。

獨(dú)特的三維陣列納米孔刻在沸石礦模板炭中，使它能夠用作電極，以制備高性能超級電容器，這種電容器具有高容量和快速充電時間來源：美國化學(xué)學(xué)會

在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們已經(jīng)考察了可能使用的一種材料，這種材料叫做沸石礦模板碳（zeolite-templated carbon），可作為電極，用于這種類型的電容器，他們發(fā)現(xiàn)，這種材料獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)大大提高了電容器的整體性能。

研究人員博之福華（HiroyukiItoi），西原博友（Hirotomo Nishihara），太極小暮（Taichi Kogure），京谷隆（Takashi Kyotani）來自日本仙臺（Sendai）東北大學(xué)（Tohoku University），他們已經(jīng)發(fā)表的成果就是研究高性能電雙層電容器，發(fā)表在最近一期的美國化學(xué)學(xué)會雜志（Journal of the American Chemical Society）。

為了儲存能量，電雙層電容器充電要使用離子，這些離子從本

體溶液（bulk solution）遷移到電極，在那里它們被吸附。在到達(dá)電極表面之前，這些離子必須穿過狹窄的納米孔，而且要盡可能快速高效?；旧峡梢哉f，離子穿過這些路徑越快，電容器充電就越快，就會帶來高速度性能。此外，電極吸附離子密度越大，電容器可以存儲的電荷量就越大，就會帶來高容量電容。

最近，科學(xué)家們一直在測試材料，他們使這些孔具有各種不同的大小和結(jié)構(gòu)，努力實(shí)現(xiàn)既有快速的離子傳輸，又有很高的吸附離子密度。但是這兩個要求是有點(diǎn)矛盾的，因?yàn)殡x子穿過較大的納米孔會更迅速，但大納米孔會使電極密度低，從而降低吸附離子密度。

“在這項(xiàng)工作中，我們成功地表明，有可能滿足這兩個看似矛盾的要求，就是滿足高功率密度和高容量電容，采用沸石礦模板炭就可以，”西原對物理學(xué)家組織網(wǎng)站說。

這種沸石礦模板炭包含的納米孔直徑是1.2納米，小于大多數(shù)電極材料，而且有一種非常有序的結(jié)構(gòu)，而其他的孔可能就是無序的和隨機(jī)的。這種納米孔的小尺寸就使得吸附離子密度很高，而這種有序的結(jié)構(gòu)被描述為鉆石般的框架，就使離子可以快速穿過納米孔。在先前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，沸石礦模板炭上面的納米孔小于1.2納米，就無法實(shí)現(xiàn)快速離子傳輸，這表明這一尺度可提供最佳平衡，就是平衡高速性能與高容量電容。在測試中，沸石礦模板炭的性能超過了其他材料，表明它可被用作一種電極，用于高性能電雙層電容器。