新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)前瞻:超級(jí)電容掀起市場(chǎng)波瀾

　　超級(jí)電容器(Supercapacitors):又名電化學(xué)電容器,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能,利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。

　　超級(jí)電容具有很多優(yōu)點(diǎn),可部分取代傳統(tǒng)電池:超級(jí)電容功率密度高(可達(dá)300W/KG~5000W/KG)、大電流放電能力超強(qiáng)、充放電時(shí)間短(以秒、分鐘計(jì))、循環(huán)壽命長(zhǎng)(儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的,因此超級(jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次)、工作溫度范圍寬、充放電線路簡(jiǎn)單、檢測(cè)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容兼有電池和電容的特點(diǎn),在不少領(lǐng)域可以取代傳統(tǒng)的電池的作用。

　　超級(jí)電容能量密度小,全面替代鋰電池為時(shí)尚早:雖然超級(jí)電容有很多優(yōu)點(diǎn),但是目前其最大的問(wèn)題在于其能量密度低。以最先進(jìn)的石墨烯超級(jí)電容為例,目前世界最先進(jìn)水平大約可以達(dá)到90Wh/kg(實(shí)驗(yàn)室水平),而特斯拉汽車使用的18650鋰電池,據(jù)估算其能量密度約為170Wh/Kg(量產(chǎn)水平)。這意味著,以超級(jí)電容作為動(dòng)力源,要提供相同的總能量,超級(jí)電容所需的重量將是鋰電池的兩倍。因此,目前鋰電池仍有其優(yōu)勢(shì),超級(jí)電容全面替代鋰電的時(shí)代尚未到來(lái)。

　　電池未來(lái)格局未定,超級(jí)電容是有力競(jìng)爭(zhēng)者之一:電池一直是許多電力、電子產(chǎn)品的瓶頸,但進(jìn)步卻不是很大。從1859年鉛酸電池發(fā)明開(kāi)始,150多年的時(shí)間,歷經(jīng)鉛酸、氫鎳和鋰電池三代主要品種,能量密度也僅提高至現(xiàn)在的170Wh/Kg左右。不過(guò)近20年有大量新的思路和材料被用于電池制造,各類電池的進(jìn)步加快。鋰電池能量密度近幾年大約提升了100%,燃料電池、金屬空氣電池等新興品種可以將電池能量密度成倍的提高。超級(jí)電容也從幾年前5wh/kg提升至現(xiàn)在的90wh/kg,進(jìn)步非?？觳⒗^續(xù)快速提升。未來(lái)電池格局未定,超級(jí)電容進(jìn)步很快,又有快速充放電、壽命長(zhǎng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),是其中的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一。