科學(xué)家研發(fā)充電速度提升五倍的超級電容器

來自昆士蘭科技大學(xué)的研究團(tuán)隊近日整合了兩種混合超級電容器設(shè)計，從而實現(xiàn)即時充電放電，相對于 NiMH 電池大幅改善了能量存儲性能。在 12 月《先進(jìn)材料》上發(fā)表的新研究中，QUT 團(tuán)隊描述了一種使用電容器式碳化鈦負(fù)極和電池式石墨烯混合式正極的設(shè)計。

在本文開始之前，首先理清下電池的兩個關(guān)鍵參數(shù)：

● 能量密度（Wh/Kg）

指的是電池每千克重量下可以存儲的能量重量

● 功率密度（W/Kg）

指的是設(shè)備在充電和放電的時候可以多快地移動能量

鋰電池以化學(xué)形式存儲能量，由于其能量密度較高而被廣泛使用，但是擁有智能手機(jī)或電動汽車的人都知道，鋰電池的充電速度相當(dāng)緩慢。而另一方面，超級電容器以靜態(tài)方式而不是以化學(xué)形式存儲能量，這意味著它們可以更快，更快速地充電和放電，而不會降低其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

因此，它們具有非常高的功率密度，但這被其能量密度遠(yuǎn)低于化學(xué)電池的事實所抵消。因此，科學(xué)家一直在尋找介于這兩者之間的設(shè)備，混合超級電容器兼具兩者優(yōu)勢，在保持充電速度的情況下比常規(guī)超級電容器存儲更多的能量。

研究小組設(shè)計了一種混合電容器，其功率密度（因此充電能力）“約為鋰電池的10倍”，而能量密度“接近于鎳氫金屬電池”。經(jīng)過測試，該電容器的能量密度為 73 Wh/kg，是當(dāng)代最先進(jìn)的 EV 電池提供的能量的 28%，但功率密度可以達(dá)到 1600 W/Kg，de而作為對比，鋰電池的功率密度約為 250 W/kg-340 W/kg。

如果拿特斯拉的 Model S Plaid+ 做比較，就是續(xù)航里程從 520 英里（837 公里）縮減到 145 英里（233 公里），但如果基礎(chǔ)設(shè)施允許的情況下，充電功率能夠快至少 5 倍。

功率密度雙向起作用，這意味著電池組不會阻礙真正可怕的功率輸出。在當(dāng)今的Plad + Tesla擁有驚人的1100匹以上的馬力的情況下，基于混合動力超級電容的等效產(chǎn)品將具有能夠為電動機(jī)提供五倍功率的電池組。

QUT團(tuán)隊高興地注意到，這些混合超級電容器的使用壽命也比鋰離子電池在測試臺上的壽命長一倍，在 10，000 次完整的充電/放電循環(huán)后仍可保持其初始存儲容量的 90％。
責(zé)編AJX