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

國(guó)外研發(fā)情況

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

國(guó)內(nèi)研發(fā)情況

我國(guó)從九十年代開(kāi)始研制超級(jí)雙電層電容器，與國(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距。據(jù)有關(guān)資料表明，國(guó)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(jí)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(guó)際先進(jìn)水平，成本較國(guó)際平均價(jià)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(lì)下，我國(guó)超級(jí)電容將很快趕上、超過(guò)世界先進(jìn)水平。

超級(jí)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?qǐng)?bào)道，為了開(kāi)發(fā)新一代電動(dòng)汽車、太陽(yáng)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(lái)存儲(chǔ)能量。有一種關(guān)鍵的能量存儲(chǔ)設(shè)備適用于這些應(yīng)用和其他應(yīng)用，就是超級(jí)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(jí)電容器，這種電容器具有高容量和快速充電時(shí)間來(lái)源：美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)

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(lái)自日本仙臺(tái)（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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志（Journal of the American Chemical Society）。

為了儲(chǔ)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(guò)狹窄的納米孔，而且要盡可能快速高效?；旧峡梢哉f(shuō)，離子穿過(guò)這些路徑越快，電容器充電就越快，就會(huì)帶來(lái)高速度性能。此外，電極吸附離子密度越大，電容器可以存儲(chǔ)的電荷量就越大，就會(huì)帶來(lái)高容量電容。

最近，科學(xué)家們一直在測(cè)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(gè)要求是有點(diǎn)矛盾的，因?yàn)殡x子穿過(guò)較大的納米孔會(huì)更迅速，但大納米孔會(huì)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(gè)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(duì)物理學(xué)家組織網(wǎng)站說(shuō)。

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(wú)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(guò)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(wú)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(cè)試中，沸石礦模板炭的性能超過(guò)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。