超级电容器是各类化学电池的终结者
    

   一类技术：极化电解液超级电容器新技术

   超级电容器有多方面优势 ;超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器（英文名称为EDLC,即ElectricDoubleLayerCapacitors）,是靠极化电解液来储存电能的新型电化学装置。它具有电阻很小、寿命超长、安全可靠、储能巨大、充电快速的特点。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件,其批量生产不过几年时间。世界xx科技期刊美国《探索》杂志2007年1月号,将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展,并将在某些领域取代传统蓄电池。超级电容之所以有巨大的电容量,是由于电容是以将电荷分割开来的方式储存能量的。储存电荷的面积越大,电荷被隔离的距离越小,电容量越大。超级电容是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的,这种材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达2000平方米。而超级电容中电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定的,其值小于10埃。巨大的表面积加上电荷之间非常小的距离,使得超级电容有很大的电容量。一个超级电容单位的电容值,可以从一法拉至几千法拉。超级电容作为一种新型储能装置,具有超级储电能力。在储能机理上,它是高度可逆的,寿命很长,可以千万次反复地冲、放电,而且具有很大的电流,此外具有很宽的电压范围和工作度范围。它兼具传统电容器的大电流快速充放电特性与电池的储能特性,填补了普通电容器与电池之间比能量与比功率的空白,其放电比功率较蓄电池高近十倍,弥补了铝电解电容和可充电电池之间的技术缺口,同时又克服了两者的缺陷,既具有电池的能量贮存特性,又具有电容器的功率特性,它比传统电解电容器的能量密度高上千倍,可达1000Wkg数量级,而漏电流小数千倍。它具有高至数千法拉甚至上万法拉的超大电容量,储电能量大、时间长;能够瞬间释放数百至数千安培电流,大电流放电甚至短路也不会对其有任何影响;可充放电10万次以上而不需要任何维护和保养,寿命长达十年以上。它可用于以极大电流瞬间放电的工作状态,而不易产xx热着火等现象;充电时间很短,可在几秒之内完成,是一种理想的大功率二次电源。它可在极低等极端恶劣的环境中使用,并且无环境污染,具有安全可靠、适用范围宽、绿色环保、易维护等特点,是改善和解决电能动力应用的突破性元器件。
                                               碳纳米管电容发明，将取代电池

  它和一节电池所存储的能量相同，几秒内可完成充电，几乎xx损耗……美国麻省理工学院(MIT)研究人员设计的碳纳米管超级电容是一项革命性的发明！它可能从此终结电池时代。在飞往美国汽车工业之都底特律的班机上，乔尔·辛达尔(Joel Schindall)有了这一足以引发未来交通变革的想法。当时，这位麻省理工学院(MIT)的电子与信息工程教授读到一篇关于碳纳米管的文章。

  碳纳米管是一些狭长圆柱状的碳分子。当他读到密集的碳纳米管丛能够提供巨大的表面积时，忽然灵光闪现：我们能否用这些碳纳米管来制造一个超级电容，使它既有与电池相当的能量，又能在几秒内完成充电呢？经过两年半的研究，这位言谈一向极有分寸的学者再也难掩兴奋：“我们的电容真的可以改变能量世界！”作为一种至为普通的电子元件，电容与电阻和晶体管一样，是电路的基本组件。从个人电脑到移动电话，再到汽车，它的应用无所不在。几秒内充电完毕起初，电容与电池的作用是一样的：它就像个能量库，能够存储或释放电流。但它们的相似也仅止于此。事实上，它们的作用是互补的。1745年发现的电容原理归根到底非常简单：以绝缘空间相隔的两个金属片，一旦被施以电压，就会从被称为“电解质”的物质中捕捉离子(即带电粒子)。在静电力的作用下，电容的每块电极片吸引异极离子，从而完成能量积蓄，这是一个完xx全的物理过程。电容内金属片表面积越大，间距越近，能够容纳的电荷(即能量)也就越多。当金属片表面积与金属片间的间距比趋于1012时，电容就成了“超级”电容。而在电池内部，恰恰相反，电流是由电解质的离子与电极物质所发生的化学反应产生的。这便导致了电容与电池在性能上的巨大差异。相较之下，前者显得更具优势，因为物理“速度”与化学“速度”实不可同日而语。例如，超级电容可以在几秒钟或几分钟内充电完毕，而一部电池却需要几小时。这种速度上的优势也表现在放电上：一个电容可以即刻满足强大的能量需求，而一部电池却需要慢悠悠地释放它的化学能量。另外，电池内的化学反应在低温下会变得低效(化学反应青睐高温)，而超级电容可以毫无顾虑地在极其寒冷的条件下作业。{zh1}，电池内的化学反应还会产生有害的副产品(比如汽车电池中的硫化铅)，这些物质会不断累积，从而限制电池的使用寿命：充电、放电几百个周期后便要报废。而电容则xx不受此制约，可以循环使用达几十万个周期。如此多的优点令电容颇受汽车工业的欢迎，特别是它的可靠性和它能够迅速满足巨大能量需求的特点(几秒内释放几千瓦的能量)，尤其适宜为智能自动驾驶、刹车后能量重蓄，以及车载音响设备供电。然而，尽管有业界人士的满腔热情，超级电容却仍然定格在了电池配角的地位上。化学电池别无所长，但有一张决定性的{wp}，那就是更强的存储能力。“现在的超级电容表现出的储能密度为每千克5至6瓦时，而作为现今性能{zy}越的电池，锂电池的储能密度可以达到每千克60至90瓦时。”

  美国电容器生产巨头Maxwell Technologies公司交通应用部副总裁约翰·米勒(John Miller)也不得不承认这点。不过麻省理工学院的研究人员却深信，颠覆电池在能量存储领域的霸权只不过是个时间问题。超级电容的缺陷非常容易理解：它们的“容量”取决于它们捕获离子的能力，也就是说电极提供尽可能大的表面积的能力。目下，Maxwell Technologies公司使用布满活性炭——用酸腐蚀过的多孔碳——的铝膜制造每克表面积达3000平方米的电极。电极之间的空间充满了电解质。超级电容通电后，电解质中的离子便会密集地依附在每一个电极的碳层表面，间距仅为一个离子的宽度：几乎只有1纳米！这样便达到了前文所提及的比率，并获得了我们所知的成绩。而乔尔·辛达尔和他的团队却为活性炭找到了更神奇的替代物：碳纳米管。辛达尔把它们比作超细的发丝。但这些“发丝”具有{jj0}的导电能力。麻省理工学院的学者们由此获得灵感：使用碳纳米管，以获得比活性炭更大的表面积。为了达到这个目的，可以在一个导电表面上以5～10纳米的间距植上直径为几纳米、长度为100微米的碳纳米管——如果那是发丝的话，其长度将达2.5米。根据他们的理念，离子在带电碳纳米管的吸引下，会像珠子一样堆满所有间隙。

  “我们已经计算过，这种设计可将离子捕捉面积扩大至现有产品的20到30倍，能够达到与电池相同的能量密度。”乔尔·辛达尔解释道。为了完成这个构造，麻省理工学院的研究小组采用往金属“纳米籽”上喷洒碳蒸汽的技术，碳纳米管便会从这些“纳米籽”上面“长出”。2006年春天，这个目标已顺利完成，碳纳米管“长”到120微米。接下来的任务就是要在6个月内完成一个实用的样品，并且证明这种构造的性能确实能够达到预期水平，即该产品开发的{dy}个目标，存储一节锂电池一半的能量。随后便是向大规模工业化生产过渡，这倒是需要好几年的时间

二类技术：新型钡钛酸盐固体超级电容新技术

     超级电容器主要由电极、电解质、隔膜、端板、引线和封装材料组成,其中电极、电解质和隔膜的组成和质量对超级电容器的性能起着决定性的影响,采用何种电极板和电解质材料将基本决定最终产品的类型与特性。2007年1月16日,美国得克萨斯州一家研制电动汽车储能装置,名为EEStor的公司打破沉默,对外宣告了他们“里程碑”式的成果:他们的自动生产线已经由独立的第三方分析验收,其产品的关键物质钡钛酸盐粉末已经完成了最初的纯化,纯度达到了99.9994％。这一技术一旦进入成熟的工业生产,他们所研制的新型超级电容器动力系统将替代包括从电动汽车到笔记本电脑的一切电化学电池。人们最初怀疑EEStor公司这一成果的可信度,但现在看来,他们还真不太像是在“吹牛”。按照2006年4月发表的专利,EEStor这种能量存储装置是用陶瓷粉末涂在铝氧化物和玻璃的表面。从技术上说,它并不是电池,而是一种超级电容器,它在5分钟内充的电能可以让一个电动车走500英里,电费只有9美元。而烧汽油的内燃机车走相同里程则要花费60美元。与传统的电化学电池相比,超级电容器有很多好处。它可以无限制地接受无数次放电和充电,换句话说,超级电容器没有“记忆”。但是,一般的超级电容器也有其弱点,就是能量存储率有限,今天市场上的xx超级电容器每0.4536千克的存储能量只有锂电池的125。而EEStor开发的超级电容器,由于钡钛酸盐有足够的纯度,存储能量的能力大大提高。EEStor公司负责人声称,该超级电容器每公斤所存储的能量可达0.28千瓦时,相比之下,每公斤锂电池是0.12千瓦时,铅酸电池只有0.032千瓦时,这就让超级电容器有了可用在从电动车、起搏器到现代化武器等多种领域的可能。好的铅酸电池能充电500~700次,而根据EEStor的声明,新的超级电容器可反复充电100万次以上,也不会出现材料降解问题。而且,由于它不是化学电池,而是一种固体状态的能量储存系统,不会出现锂电池那种过热甚至的危险,没有安全隐患。有评论说,这一发明的意义相当重大,该突破不仅从根本上改变了电动车在交通运输中的位置,也将改进诸如风能、太阳能等间歇性能源的利用性能,增进了电网的效率和稳定性,满足人们能源安全的需求,减少对石油的依赖。显然,该突破也对下一代锂电池的研制者造成威胁。EEStor公司负责人暗示,他们的技术不仅适用于小型旅客电动车,还可能取代220500瓦的大型汽车。

    EEStor开发的超级电容器国人采用了湿化学工艺，掺杂改性的高介电常数钛酸钡纳米颗粒材料，双层包覆氧化铝与钙镁硅酸盐物质，包覆层厚度100埃米，复合PET绝缘聚合物材料，热压成型1微米的薄膜，击穿电压超过4000V，薄膜表面喷涂9微米厚的金属电极涂层，形成超高压超薄平板电容器组件，储能密度还有很大的提升空间，如果工艺成熟，意味着彻底淘汰内燃机。电容器特性无限充放电次数，无电化学反应，超高充放电倍率，超高功率。

    4月22日，EEStor公司又公布了第三方检测机构对他们生产陶瓷叠片式超级电容器的关键材料纳米钛酸钡的检测结果。结果显示:钛酸钡的介电常数达到了22500，工作温度范围不是前面宣布的-40~49度，而是-20~65度。6月1日，EEStor公司的合作伙伴加拿大的ZENN电动汽车公司发表公告宣称由于钛酸钡的量产技术已经取得重大突破，2009年底，他们将量产装备有EEStor公司电源系统的电动车。但是他们仍然没有公布电源系统的电压及自放电率。同时他们还宣布继续增持EEStor公司的股份，加大对EEStor公司的投资。面对从互联网获取的这些有关EEStor公司的信息，我一直抱持着宁可信其有不可信其无的态度，密切关注着这家公司的公开信息，同时也在关注钛酸钡的生产技术，陶瓷叠片式电容器的生产技术。我不仅希望EEStor公司取得成功，也希望我们中国的企业关注这一新的产品。我不希望看到我们的新能源产业出现哀鸿遍地的景象，我希望我们能够成为真正的颠覆者。

  现在大家都在拼命研发磷酸铁锂的汽车动力电池，但按照技术发展，由于磷酸铁锂动力电池的固有缺陷，预计在未来2~3年，磷酸铁锂动力电池会被逐渐淘汰。

现在的汽车动力电池主要有以下四种：     

A：{zd1}档： 铅酸电池  能量密度0.03~0.05度/kg，太低，污染重，只能用在现在的电瓶自行车。
B：低档：   镍氢电池，0.1~0.2度/kg, 价格昂贵，行驶很短60~80km，电动汽车上没前途。
C：xx：  磷酸铁锂电池，0.40~0.50Ah/kg, 价格较贵，深圳比亚迪电动汽车已经能实现一次充电行驶350~400km. 但安全风险较大。
D：超xx： 超级电容动力电池，1~2度/kg，价格便宜，会成为动力电池的主流。
   国内锦州百纳也生产超级电容，但他们都是电解电容器，由于电解电容器容易击穿，电解质有腐蚀性，容易老化，耐压很低仅仅2.7V，无法实用于汽车动力电池。2008年上海张江开行了国内{dy}辆超级电容公交车，由于他们采用的是超级电解电容，存在的优点和问题很多。

  正在发展一种高电压的超级电容动力电池，性能远远比磷酸铁锂动力电池优异。由于采用了全球独创的新型固体功能材料，实现了超级电容的超高容量和高耐压。
                             （以上资料经综合整理后供大家参考）

 中山狼评:技术之争，谁知是胜者？胜者为王！