昆士蘭科技大學整合混合超級電容器，充電速度提升5倍

文／陳根

電池有兩個關(guān)鍵參數(shù)能量密度（Wh／Kg）和功率密度（W／Kg）。其中，能量密度是電池每千克重量下可以存儲的能量重量；功率密度則是設備在充電和放電的時候可以多快地移動能量。

一直以來，鋰電池以化學形式存儲能量，由于其能量密度較高而被廣泛使用，但是，鋰電池的充電速度相當緩慢。

另一方面，超級電容器以靜態(tài)方式而不是以化學形式存儲能量，這意味著，超級電容器可以更快速地充電和放電，而不會降低其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這意味著，超級電容器具有非常高的功率密度，然而，這卻被其能量密度遠低于化學電池的事實所抵消。

因此，科學家一直在尋找介于這兩者之間的設備，而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。基于此，混合超級電容器的開發(fā)受到了科學家們的重視。

近日，來自昆士蘭科技大學的研究團隊近日整合了兩種混合超級電容器設計，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。這種混合超級電容器具有電容型碳化鈦基負極和電池型石墨烯混合正極。

這種新型儲能裝置的能量密度接近金屬氫化物鎳電池，但同時還能提供超級電容級的超高功率，約為鋰電池的10倍。

功率密度雙向起作用，這意味著，電池組不會阻礙功率的輸出。在當今的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提供五倍功率的電池組。

QUT團隊高興地注意到，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％。

研究人員認為，這種混合材料的美妙之處在于協(xié)同組合。這是一個雙贏的解決方案。這是朝著更便宜、更安全、更環(huán)保的儲能解決方案邁出的一步，因為電解液是水性的，易于回收。

其研究結(jié)果已發(fā)表在《先進材料》上。