儲能交通的核心組件、風力發(fā)電的備用電源、港口裝備的節(jié)能助力、電磁彈射的最優(yōu)選擇……超級電容器的“超級”二字，不僅在于其清潔便利，更在于其充放電速度快、功率密度高、工作溫限寬、循環(huán)壽命長，能夠滿足更多應用場景和特種需求。
然而，超級電容器的電極材料——碳納米管的制造難題，一度掣肘我國對這一高新技術(shù)的深度應用：椰殼活性炭、石油膠，這兩種廣泛用于制造碳納米管的原材料，被牢牢掌握在國外少數(shù)企業(yè)手中。所幸，在寧波大學與寧波中車新能源科技有限公司的聯(lián)合攻關(guān)之下，我國在超高功率超級電容器的關(guān)鍵技術(shù)及應用上，取得了革命性突破。
“為了實現(xiàn)進口替代，我們首創(chuàng)高密度的碳氣凝膠，成功完成電極材料的‘換道超車’！”近日，項目牽頭人，寧波大學機械學院院長、中國中車集團首席科學家阮殿波表示。
與碳納米管相比，“異軍突起”的碳氣凝膠優(yōu)勢明顯。
“這種新材料的導電性遠強于活性炭。同時，它的孔徑可以按照設計進行調(diào)整，更有利于離子通過，從而進一步降低電極的離子阻抗。最為重要的是，碳氣凝膠的化工原料——間苯二酚是寧波石化產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物之一，繞過了原材料的掣肘，我們才算真正解決了‘卡脖子’問題。”阮殿波說。
長達十年、投入超過2億元的研發(fā)歷程，并非一帆風順。阮殿波表示，將碳氣凝膠制成電極，是研發(fā)團隊曾面臨的一大難題?！疤細饽z，是一種非常輕，幾乎能夠飄浮在空氣中的物質(zhì)。如何將其壓縮直至符合電極材料的要求？我們足足花了8年時間進行攻關(guān)?！蓖ㄟ^千百次試驗，研發(fā)團隊在碳氣凝膠中加入醛類復合，終于實現(xiàn)了碳氣凝膠的樹脂化，將其涂抹于鋁箔之上，新型電極自此誕生。
當前，全球超級電容器的市場規(guī)模在百億級以上。巨大的市場需求背后，是一場“沒有硝煙的科研之爭”。從“卡脖子”到“掰腕子”，研發(fā)團隊在超級電容器的各項指標上與國際龍頭企業(yè)暗暗較勁。
“目前國外超級電容器的功率密度在16kw/kg左右，而我們研發(fā)的超級電容器，功率密度達到了75kw/kg，是國際水平的4.69倍。價格方面，特斯拉3000法拉的電容器售價在300元左右，而我們研發(fā)的電容器，售價可以降低到100元?！比畹畈ㄗ孕艥M滿地表示，目前中車新能源已經(jīng)成為全世界最大的超級電容器供應商。
在超級電容器的超級“加持”下，一尊尊“國之重器”擁有了更強性能。中車集團生產(chǎn)的有軌電車銷售至廣州、深圳、武漢等多個城市，首創(chuàng)的混合動力高速動車組相較于傳統(tǒng)高鐵，可節(jié)能30%以上?！霸靖哞F列車進站一次就要消耗一個家庭一個月的用電量，現(xiàn)在都被超級電容器利用起來了?！比畹畈ㄕf。
此外，作為超高功率特種能源，超級電容器還助推了顛覆性國防裝備的研發(fā)，極大增強了國防硬實力。
科研的跨越離不開人才“最強大腦”的支撐。目前，中車集團的超級電容器研究所已經(jīng)擁有50多名研究人員，成立了4個省級研發(fā)中心。“下一步，我們將在提升超級電容器性能的同時，向‘超快充’等方向聚力攻關(guān)，力爭著眼高精尖，形成更為完整、更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈?！比畹畈ㄕf。
（來源：寧波市科技局）
