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

國外研發(fā)情況

從1990年開(kāi)始，世界各國開(kāi)始成立專(zhuān)門(mén)機構開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)超級電容器，目前，在該技術(shù)領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位的國家有俄羅斯、日本、德國和美國，這些發(fā)達國家已把超級電容器項目作為國家重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)項目，并提出了近期和中長(cháng)期發(fā)展計劃。在超級電容器的實(shí)用性方面，俄羅斯走在世界的前列。

國內研發(fā)情況

我國從九十年代開(kāi)始研制超級雙電層電容器，與國外先進(jìn)水平還有一定的差距。據有關(guān)資料表明，國內有些單位已經(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的高功率型超級電容器樣品，循環(huán)使用次數可達50，000次以上。性能指標已經(jīng)達到國際先進(jìn)水平，成本較國際平均價(jià)格有大幅度下降，初步具備應用水平。我們相信，在創(chuàng )新精神的鼓勵下，我國超級電容將很快趕上、超過(guò)世界先進(jìn)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(shí)現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日報道，為了開(kāi)發(fā)新一代電動(dòng)汽車(chē)、太陽(yáng)能系統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)存儲能量。有一種關(guān)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(chēng)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(shí)間來(lái)源：美國化學(xué)學(xué)會(huì )

在最近的一項研究中，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(lèi)型的電容器，他們發(fā)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(lái)自日本仙臺（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化學(xué)學(xué)會(huì )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(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)家們一直在測試材料，他們使這些孔具有各種不同的大小和結構，努力實(shí)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(gè)要求是有點(diǎn)矛盾的，因為離子穿過(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。

“在這項工作中，我們成功地表明，有可能滿(mǎn)足這兩個(gè)看似矛盾的要求，就是滿(mǎn)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(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(wú)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(guò)納米孔。在先前的研究中，研究人員發(fā)現，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(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。