超級(jí)電容器

超級(jí)電容器，是一種新型的具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電容器電容，以及超高儲(chǔ)能密度的電容器。通過(guò)在兩個(gè)隔離的極板上儲(chǔ)存相反電荷，超級(jí)電容器可以?xún)?chǔ)存大量的能量。與傳統(tǒng)電容器不同，超級(jí)電容器不再使用固態(tài)電介質(zhì)，而是使用靜電雙電層電容和電化學(xué)贗電容。靜電雙層電容使用碳材料電極達(dá)到傳導(dǎo)電極和電解液的亥姆霍茲雙層界面上的電荷分離，這種電荷分離在空間上達(dá)到埃的量級(jí)（0.3納米~0.8納米），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)電容器。

電化學(xué)贗電容器使用金屬氧化物和高分子導(dǎo)電聚合物作為電極，借助氧化還原反應(yīng)和電吸附中的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)超高的電荷存儲(chǔ)，也是超級(jí)電容器的一種。

更高，更快，更強(qiáng)

與傳統(tǒng)電池相比，超級(jí)電容器具有更高的能量密度（300W/kg~5000W/kg，約為電池的5~10倍）、更快的充放電速度（充電10秒~10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上）以及更多的充放電循環(huán)（深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1~50萬(wàn)次，也就意味著更長(zhǎng)的使用壽命）、更高的儲(chǔ)電放電效率（大電流能量循環(huán)效率超過(guò)90%）。

超級(jí)電容器主要應(yīng)用于需要快速充放電循環(huán)和短期能量存儲(chǔ)的場(chǎng)景，目前已經(jīng)在汽車(chē)的啟停系統(tǒng)（減速或短停車(chē)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在超級(jí)電容器里再在加速時(shí)電容器放電從而達(dá)到節(jié)油的目的）、超級(jí)電容公交車(chē)、城市軌道交通以及物流搬運(yùn)車(chē)等領(lǐng)域開(kāi)啟商用化進(jìn)程。

同時(shí)在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電梯、港口機(jī)械和數(shù)據(jù)中心快速啟動(dòng)、傳統(tǒng)消費(fèi)電子領(lǐng)域如手機(jī)等方面具有較大發(fā)展前景，是未來(lái)儲(chǔ)能器件的重要組成部分。

這些發(fā)展離不開(kāi)他們

超級(jí)電容器的快速發(fā)展離不開(kāi)這三位卓越科學(xué)家的貢獻(xiàn)，他們?cè)谶@一領(lǐng)域浸淫多年，是碳材料研究的先驅(qū)，率先提出很多新型碳材料的合成方法并推進(jìn)了這些材料在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。

尤里·高果其（YuryGogotsi）是材料化學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)先的烏克蘭科學(xué)家，自2000年以來(lái)在賓夕法尼亞州費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)擔(dān)任材料科學(xué)與工程和納米技術(shù)領(lǐng)域的教授。尤里·高果其科學(xué)團(tuán)隊(duì)在新型碳材料（納米碳管，石墨烯，納米鉆石，介孔碳和洋蔥碳）領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，多次以先進(jìn)方法制備出具有新奇性質(zhì)的碳材料，并積極探索其在電池和電容器方面的應(yīng)用，使得人類(lèi)在高儲(chǔ)能密度領(lǐng)域向前邁進(jìn)一大步。

他與特里斯·西蒙（PatriceSimon）在碳納米材料的結(jié)構(gòu)與電容性質(zhì)的關(guān)系方面的先驅(qū)性的工作使得這一領(lǐng)域獲得突破性進(jìn)展，促進(jìn)超級(jí)電容器等新型儲(chǔ)能器件的產(chǎn)生與發(fā)展。尤里·高果其團(tuán)隊(duì)率先發(fā)現(xiàn)了新型的Mxenes材料，這種材料被證明在能量?jī)?chǔ)存以及其他領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用價(jià)值。他們團(tuán)隊(duì)發(fā)展了新的合成多孔材料和低維材料的方法，這些材料包括碳基多孔材料、納米碳管、石墨烯以及各種二維碳化物，他首次提出使用熱液合成法合成碳納米管，并通過(guò)原位電子顯微鏡展示了功能性碳納米管中的水的反常超慢移動(dòng)，這些研究大大推動(dòng)了碳納米管領(lǐng)域的發(fā)展。

特里斯·西蒙（Patrice·Simon）是法國(guó)圖盧茲的保羅薩巴蒂爾大學(xué)材料科學(xué)領(lǐng)域的教授。他的研究主要集中在電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存納米材料的合成方面，包括電化學(xué)電容器和鋰離子電池系統(tǒng)。同時(shí)他在超級(jí)電容器的碳多孔材料的研究也有很多貢獻(xiàn)，他提出了通過(guò)比較阻抗變化的方法來(lái)計(jì)算電氣系統(tǒng)的老化的方法，發(fā)現(xiàn)了新型碳材料在儲(chǔ)能器件以及雙層電容器期間方面的應(yīng)用。

羅德尼·S·魯奧夫（RodneyS.Ruoff）是美國(guó)物理化學(xué)家和納米科學(xué)家，目前在韓國(guó)（國(guó)立）蔚山科學(xué)技術(shù)院擔(dān)任特聘教授。他和他的研究團(tuán)隊(duì)的工作促進(jìn)了人類(lèi)在新型碳納米材料方面的理解。他是碳納米結(jié)構(gòu)諸如富勒烯、碳納米管、石墨烯等方面的世界級(jí)專(zhuān)家之一。他和A.L.Ruoff在富勒烯在高壓下的力學(xué)響應(yīng)上的預(yù)測(cè)工作以及他和合作者在C60在不同溶液系統(tǒng)中的溶解現(xiàn)象的工作闡明了閉合殼層碳結(jié)構(gòu)的新奇性質(zhì)。他也合作發(fā)展了新的用于測(cè)量單壁碳納米管束的力學(xué)響應(yīng)的原位力學(xué)檢測(cè)技術(shù)。

他的團(tuán)隊(duì)于2008年首次使用石墨烯作為超級(jí)電容器的電極材料，最近，他們還報(bào)道了一種新的超高比表面積負(fù)曲率碳材料和原子層厚度的碳多孔材料（孔徑從0.6納米到5納米）。根本他們的研究表明，這種多孔碳是一種非常理想的雙層超級(jí)電容器電極材料。