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新聞資訊 news

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當前超級電容電池的發展情況

超級電容電池是上世紀80年代后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產業。

超級電容電池

國外研發情況

從1990年開始,世界各國開始成立專門機構開發和生產超級電容器,目前,在該技術領域中處于領先地位的國家有俄羅斯、日本、德國和美國,這些發達國家已把超級電容器項目作為國家重點研究和開發項目,并提出了近期和中長期發展計劃。在超級電容器的實用性方面,俄羅斯走在世界的前列。

國內研發情況

我國從九十年代開始研制超級雙電層電容器,與國外先進水平還有一定的差距。據有關資料表明,國內有些單位已經研制出比能量為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,循環使用次數可達50,000次以上。性能指標已經達到國際先進水平,成本較國際平均價格有大幅度下降,初步具備應用水平。我們相信,在創新精神的鼓勵下,我國超級電容將很快趕上、超過世界先進水平。

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,實現高速性能與高容量電容,物理學家組織網站ROMan”>2011年1月26日報道,為了開發新一代電動汽車、太陽能系統和其他清潔能源技術,研究人員需要一種有效的途徑來存儲能量。有一種關鍵的能量存儲設備適用于這些應用和其他應用,就是超級電容器,也稱為電雙層電容器(electric double-layer capacitor)。

獨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:美國化學學會

在最近的一項研究中,科學家們已經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,他們發現,這種材料獨特的孔狀結構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?。═akashi Kyotani)來自日本仙臺(Sendai)東北大學(Tohoku University),他們已經發表的成果就是研究高性能電雙層電容器,發表在最近一期的美國化學學會雜志(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,因為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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