鋰電網(wǎng)訊：據(jù)報(bào)道，澳洲昆士蘭科技大學(xué)（Queensland University of Technology）的研究人員近期設(shè)計(jì)出了一種混合超級(jí)電容，并承諾這種超級(jí)電容幾乎可以瞬間充放電，其能量存儲(chǔ)能力大大提高，與鎳氫電池（NiMH）不相上下。
首先，這里需要理解的關(guān)鍵概念是能量密度（Wh/kg）和功率密度（W/kg）。具體而言，能量密度指的是設(shè)備每重量可存儲(chǔ)的總能量，而功率密度指的則是設(shè)備在充電和放電時(shí)能量流入和流出的速度。鋰電池以化學(xué)形式儲(chǔ)存能量，由于其能量密度相對(duì)較高而得到廣泛應(yīng)用，但智能手機(jī)或電動(dòng)汽車的用戶都知道，鋰電池充電速度相當(dāng)慢。另一方面，超級(jí)電容器是以靜態(tài)方式儲(chǔ)存能量，而不是以化學(xué)形式存儲(chǔ)，這意味著它們可以更快地充放電，而不會(huì)破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，它們有非常高的功率密度，但由于其能量密度比化學(xué)電池低得多，遲遲無(wú)法展露其鋒芒。
不過，有一種設(shè)備的屬性介于上述兩者之間——混合超級(jí)電容器，它在這兩個(gè)指標(biāo)上都處于中間位置，儲(chǔ)存的能量比普通超級(jí)電容器多得多，同時(shí)充電速度幾乎一樣快。通過它，汽車或手機(jī)電池的續(xù)航時(shí)間雖然不會(huì)延長(zhǎng)，但充電速度會(huì)變得很快，續(xù)航里程可能不再是問題。
在最近的一項(xiàng)研究中，昆士蘭科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用了一種電容式碳化鈦負(fù)極和電池式石墨烯混合正極的設(shè)計(jì)。研究人員稱，其結(jié)果是一種混合電容器，功率密度（充電能力）是鋰電池的10倍左右，能量密度接近鎳金屬氫化物電池。經(jīng)過了一系列的測(cè)試，數(shù)據(jù)也是十分驚人：其能量密度可達(dá)73 Wh/kg，約為當(dāng)今最先進(jìn)電動(dòng)汽車電池的28%，以及高達(dá)1600 W/kg的超高功率密度，而一般鋰電池的功率密度僅為250-340 W/kg。
研究人員打了這樣一個(gè)比方，即假設(shè)Tesla Model S Plaid+推出一個(gè)可選電池包，不是520英里（837公里）的續(xù)航里程，而是145英里（233公里），但你的充電速度至少提高五倍，是否更吸引你呢？不過，要達(dá)到這樣的充電效率，基礎(chǔ)設(shè)施將成為未來(lái)最大的挑戰(zhàn)。要知道，超高速充電站將進(jìn)入兆瓦級(jí)范圍，除非它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)有巨大的儲(chǔ)能能力，否則將給能源網(wǎng)帶來(lái)極大的壓力。
不僅如此，那些瘋狂喜歡推背感的“加速狂人”可能還會(huì)欣喜地注意到，功率密度是雙向的，這意味著電池組不會(huì)阻礙真正巨大的功率輸出。在當(dāng)今的Plaid + Tesla擁有驚人的1100匹以上馬力的情況下，基于超級(jí)電容的混合動(dòng)力汽車的電池組將可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供5倍的動(dòng)力。此外，研究團(tuán)隊(duì)還驚喜地發(fā)現(xiàn)，這種混合動(dòng)力電池的續(xù)航時(shí)間是鋰電池的兩倍，在1萬(wàn)次充滿充放電循環(huán)后，仍能保留90%的初始存儲(chǔ)容量。
