超級電容電池是(shi)上世紀(ji)80年代后發(fa)展起來的(de)(de)新(xin)型儲能器(qi)件，在歐洲、美國、日(ri)本(ben)已經開始(shi)形成新(xin)興的(de)(de)產業。

國外研發情況

從1990年開(kai)(kai)始，世(shi)(shi)界(jie)各國開(kai)(kai)始成(cheng)立專門機構開(kai)(kai)發和生(sheng)產超(chao)級(ji)電容(rong)器，目前，在(zai)該技術領域中處(chu)于領先地位(wei)的國家有俄羅(luo)斯、日本(ben)、德國和美國，這(zhe)些發達國家已(yi)把超(chao)級(ji)電容(rong)器項(xiang)目作為國家重點研究和開(kai)(kai)發項(xiang)目，并(bing)提出了近期和中長期發展計劃。在(zai)超(chao)級(ji)電容(rong)器的實用性方面，俄羅(luo)斯走在(zai)世(shi)(shi)界(jie)的前列。

國內研發情況

我(wo)國(guo)(guo)從九十年代開(kai)始研制超級雙電層電容器，與(yu)國(guo)(guo)外先進水(shui)(shui)平(ping)(ping)還有一定的(de)差距。據有關(guan)資料(liao)表(biao)明(ming)，國(guo)(guo)內有些單位(wei)已經(jing)研制出(chu)比(bi)能量(liang)為(wei)10Wh/kg、比(bi)功率(lv)為(wei)600W/kg的(de)高(gao)能量(liang)型及比(bi)能量(liang)為(wei)5Wh/kg、比(bi)功率(lv)為(wei)2500W/kg的(de)高(gao)功率(lv)型超級電容器樣(yang)品，循環(huan)使用次數(shu)可達50，000次以上。性能指標已經(jing)達到(dao)國(guo)(guo)際先進水(shui)(shui)平(ping)(ping)，成(cheng)本較國(guo)(guo)際平(ping)(ping)均價格有大幅度(du)下(xia)降，初步具備(bei)應用水(shui)(shui)平(ping)(ping)。我(wo)們相信，在創新精神的(de)鼓(gu)勵下(xia)，我(wo)國(guo)(guo)超級電容將很快趕(gan)上、超過世界先進水(shui)(shui)平(ping)(ping)。

超級(ji)電容電池充電只需幾分(fen)鐘

沸石礦(kuang)模板炭(tan)帶有(you)直徑(jing)1.2納(na)米的納(na)米孔陣列，可(ke)提(ti)供最(zui)佳平衡，實現高(gao)速(su)性能(neng)(neng)(neng)與高(gao)容(rong)(rong)量電(dian)(dian)容(rong)(rong)，物理學(xue)家(jia)組(zu)織網站ROMan”>2011年1月26日報道(dao)，為了(le)開發新(xin)一(yi)代電(dian)(dian)動汽車(che)、太陽能(neng)(neng)(neng)系統和其他清(qing)潔能(neng)(neng)(neng)源技術，研究(jiu)人(ren)員需要一(yi)種(zhong)(zhong)有(you)效的途徑(jing)來存儲(chu)能(neng)(neng)(neng)量。有(you)一(yi)種(zhong)(zhong)關(guan)鍵的能(neng)(neng)(neng)量存儲(chu)設備(bei)適用(yong)于這些應(ying)用(yong)和其他應(ying)用(yong)，就是超級(ji)電(dian)(dian)容(rong)(rong)器，也(ye)稱為電(dian)(dian)雙(shuang)層電(dian)(dian)容(rong)(rong)器（electric double-layer capacitor）。

獨特的(de)三維陣列納米孔刻在沸石礦模板炭中(zhong)，使(shi)它能夠(gou)用作電(dian)(dian)極，以(yi)制備(bei)高性能超級(ji)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)，這種電(dian)(dian)容(rong)器(qi)具有(you)高容(rong)量(liang)和快速充(chong)電(dian)(dian)時間來(lai)源(yuan)：美國化學學會

在最近的(de)一(yi)項(xiang)研(yan)究中(zhong)，科學(xue)家們已經考察了可能(neng)使(shi)用的(de)一(yi)種(zhong)(zhong)材料，這種(zhong)(zhong)材料叫做沸石礦模板碳(tan)（zeolite-templated carbon），可作(zuo)為(wei)電(dian)極，用于(yu)這種(zhong)(zhong)類型的(de)電(dian)容(rong)器，他們發現，這種(zhong)(zhong)材料獨特的(de)孔狀結構大(da)大(da)提高(gao)了電(dian)容(rong)器的(de)整體性(xing)能(neng)。

研究(jiu)人員(yuan)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(tai)（Sendai）東北大學(xue)（Tohoku University），他們已經(jing)發(fa)表的成果就是研究(jiu)高性能電雙層電容器，發(fa)表在(zai)最(zui)近一期的美國(guo)化學(xue)學(xue)會雜志（Journal of the American Chemical Society）。

為(wei)了儲存能量，電(dian)雙層電(dian)容器充電(dian)要使用離子(zi)，這(zhe)些離子(zi)從(cong)本

體(ti)溶液（bulk solution）遷(qian)移到(dao)(dao)電極，在那(nei)里它(ta)們(men)被(bei)吸附。在到(dao)(dao)達(da)電極表面之前，這些離子(zi)必須穿(chuan)過(guo)狹窄的納米孔(kong)，而且要(yao)盡可能快速高(gao)效。基本上(shang)可以(yi)說(shuo)，離子(zi)穿(chuan)過(guo)這些路(lu)徑越(yue)(yue)快，電容器(qi)充電就(jiu)越(yue)(yue)快，就(jiu)會帶來(lai)高(gao)速度性能。此(ci)外，電極吸附離子(zi)密度越(yue)(yue)大，電容器(qi)可以(yi)存(cun)儲的電荷量(liang)就(jiu)越(yue)(yue)大，就(jiu)會帶來(lai)高(gao)容量(liang)電容。

最近，科學家們一直(zhi)在測試材料(liao)，他(ta)們使這些孔(kong)(kong)具(ju)有(you)各(ge)種不同的(de)大小和結構，努力實現(xian)既(ji)有(you)快速的(de)離子傳輸(shu)，又有(you)很高的(de)吸附離子密(mi)度(du)。但是這兩(liang)個(ge)要(yao)求是有(you)點矛盾(dun)的(de)，因為離子穿過較大的(de)納米孔(kong)(kong)會(hui)更迅(xun)速，但大納米孔(kong)(kong)會(hui)使電(dian)極密(mi)度(du)低(di)，從而降低(di)吸附離子密(mi)度(du)。

“在(zai)這(zhe)項工作中，我(wo)們成(cheng)功地表明，有可能滿(man)(man)足這(zhe)兩個看(kan)似(si)矛盾的(de)要求，就是滿(man)(man)足高功率密度(du)和高容量電(dian)容，采用沸石礦(kuang)模板(ban)炭就可以，”西原對物理學家(jia)組織網(wang)站說(shuo)。

這種沸石(shi)礦模板炭包含(han)的(de)納(na)米(mi)孔(kong)直徑是(shi)1.2納(na)米(mi)，小(xiao)于大多數電(dian)(dian)(dian)極(ji)材(cai)料(liao)，而(er)且有(you)(you)一種非常有(you)(you)序(xu)(xu)的(de)結構(gou)，而(er)其他的(de)孔(kong)可(ke)能就是(shi)無序(xu)(xu)的(de)和隨(sui)機(ji)的(de)。這種納(na)米(mi)孔(kong)的(de)小(xiao)尺(chi)寸就使(shi)得(de)吸附(fu)離子密(mi)度很(hen)高，而(er)這種有(you)(you)序(xu)(xu)的(de)結構(gou)被描述為鉆石(shi)般的(de)框架，就使(shi)離子可(ke)以快(kuai)速(su)穿過納(na)米(mi)孔(kong)。在先前的(de)研究中，研究人員發現，沸石(shi)礦模板炭上面(mian)的(de)納(na)米(mi)孔(kong)小(xiao)于1.2納(na)米(mi)，就無法實現快(kuai)速(su)離子傳(chuan)輸，這表明這一尺(chi)度可(ke)提供最佳平衡，就是(shi)平衡高速(su)性(xing)能與高容量電(dian)(dian)(dian)容。在測試中，沸石(shi)礦模板炭的(de)性(xing)能超過了(le)其他材(cai)料(liao)，表明它可(ke)被用作(zuo)一種電(dian)(dian)(dian)極(ji)，用于高性(xing)能電(dian)(dian)(dian)雙層電(dian)(dian)(dian)容器。