當前超級電容電池的發展情況

TIME: 2020-01-30 新聞資訊

超級電容電池是上世紀80年代後發展起來的新型儲能器件，在歐洲、美國、日本已經開始形成新興的産業。

國外研發情況

从1990年开始，世界各国开始成立专门机构开发和生产超級电容器，目前，在该技术领域中处于领先地位的国家有俄罗斯、日本、德国和美国，这些发达国家已把超級电容器项目作为国家重点研究和开发项目，并提出了近期和中长期发展计划。在超級电容器的实用性方面，俄罗斯走在世界的前列。

國內研發情況

我国从九十年代开始研制超級双电层电容器，与国外先进水平还有一定的差距。据有关资料表明，国内有些单位已经研制出比能量为10Wh/kg、比功率为600W/kg的高能量型及比能量为5Wh/kg、比功率为2500W/kg的高功率型超級电容器样品，循环使用次数可达50，000次以上。性能指标已经达到国际先进水平，成本较国际平均价格有大幅度下降，初步具备应用水平。我们相信，在创新精神的鼓励下，我国超級电容将很快赶上、超过世界先进水平。

超級電容電池充电只需几分钟

沸石矿模板炭带有直径1.2纳米的纳米孔阵列，可提供最佳平衡，实现高速性能与高容量电容，物理学家组织网站ROMan”>2011年1月26日报道，为了开发新一代电动汽车、太阳能系统和其他清洁能源技术，研究人员需要一种有效的途径来存储能量。有一种关键的能量存储设备适用于这些应用和其他应用，就是超級电容器，也称为电双层电容器（electric double-layer capacitor）。

独特的三维阵列纳米孔刻在沸石矿模板炭中，使它能够用作电极，以制备高性能超級电容器，这种电容器具有高容量和快速充电时间来源：美国化学学会

在最近的一项研究中，科学家们已经考察了可能使用的一种材料，这种材料叫做沸石矿模板碳（zeolite-templated carbon），可作为电极，用于这种类型的电容器，他们发现，这种材料独特的孔状结构大大提高了电容器的整体性能。

研究人员博之福华（HiroyukiItoi），西原博友（Hirotomo Nishihara），太极小暮（Taichi Kogure），京谷隆（Takashi Kyotani）来自日本仙台（Sendai）东北大学（Tohoku University），他们已经发表的成果就是研究高性能电双层电容器，发表在最近一期的美国化学学会杂志（Journal of the American Chemical Society）。

爲了儲存能量，電雙層電容器充電要使用離子，這些離子從本

体溶液（bulk solution）迁移到电极，在那里它们被吸附。在到达电极表面之前，这些离子必须穿过狭窄的纳米孔，而且要尽可能快速高效。基本上可以说，离子穿过这些路径越快，电容器充电就越快，就会带来高速度性能。此外，电极吸附离子密度越大，电容器可以存储的电荷量就越大，就会带来高容量电容。

最近，科學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構，努力實現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矛盾的，因爲離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，”西原對物理學家組織網站說。

這種沸石礦模板炭包含的納米孔直徑是1.2納米，小于大多數電極材料，而且有一種非常有序的結構，而其他的孔可能就是無序的和隨機的。這種納米孔的小尺寸就使得吸附離子密度很高，而這種有序的結構被描述爲鑽石般的框架，就使離子可以快速穿過納米孔。在先前的研究中，研究人員發現，沸石礦模板炭上面的納米孔小于1.2納米，就無法實現快速離子傳輸，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。

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