中国粉体网讯 据BBC网站报道，想象一下，把电动汽车充电时间由数小时缩短至数分钟，或者在数秒钟内即可给智能手机充满电，是不是很奇妙？
这是研究人员描述的诱人前景。研究人员认为他们已经发现了一种新材料，能提升碳基超级电容器的性能。超级电容器是一种能量存储装置，不但充电速度非常快，放电速度同样也非常快。
Superdielectrics公司研究主管唐纳德·海格特（Donald Highgate）博士表示，他最初为软性隐形眼镜开发的一种材料，在保持静电场方面也非常出色。
简而言之，超级电容器不像传统电池那样通过化学反应产生电能，它们形成静电场。
海格特正在与布里斯托尔大学和萨里大学合作，开发采用这种新型聚合物的超级电容器，并希望它们最终能够媲美甚至超越锂离子电池——前提是他们能够在量产中复制原型产品性能。
到目前为止，超级电容器擅长的是快速提供电能——例如启动汽车发动机，或者在加速时给火车提供动力。它们也非常适合汽车在制动时收集能量，这使它们成为电动汽车的重要组成部分。
在平衡供需时，全国性电网使用超级电容器快速提供电能。
韩国首都首尔希望在2020年前有3500辆由超级电容器供电的公共汽车投入使用，这种公共汽车也将在中国上海投入使用。自2010年以来，欧洲汽车制造商标致雪铁龙一直在汽车中使用超级电容器。超级电容器制造商Maxwell科技公司称，目前已有超过100万辆汽车使用其产品。
BBC表示，但迄今为止，超级电容器在存储大量电能，或者长期存储电能方面的表现并不特别好。
这就是所谓的能量密度（即每公斤电池能够存储的能量）低，这使得超级电容器与锂离子电池相比处于明显劣势。
英国国家物理实验室研究员加雷思·海因兹（Gareth Hinds）表示，“超级电容器相对于传统电池的两大优势，是快得多的充电和放电速度，以及更长的使用寿命。缺点是它们往往成本相对较高，而且只能存储够使用数秒钟，或者最多数分钟的电能。”
例如，当利用超级电容器为工厂装配线上的工具供电时，这不是问题。一旦放回到充电座中，它可以在数秒钟内完成充电。
但是，如果用于电动汽车或公共汽车，可能每行驶数英里就需要充电。
超级电容器制造商Skeleton在爱沙尼亚、德国和芬兰都开展业务，该公司首席执行官、联合创始人大卫·马蒂伯克（Taavi Madiberk）表示，该公司的超级电容器产品包含有石墨烯层（排列成六边形晶格的单层碳原子）和其他碳基材料。
马蒂伯克说，这些石墨烯层有着巨大的表面积，1克石墨烯表面积可以达到2000平方米。这使得超级电容器可以存储多得多的电能。
Skeleton的产品已经应用在混合动力汽车中，特别是公共汽车和货车。马蒂伯克说，在一次试验中，他们在一辆为超市送货的柴电动力厢式货车上安装了超级电容器，“油耗降低了32%”。
但他承认，从短期来看，将超级电容与锂离子电池相结合，可能是同时享受这两种技术优势的最佳方式，特别是在电动汽车中。
另一家位于法国南部的超级电容器制造商NaWa首席执行官乌里克·格拉普（Ulrik Grape）对此表示赞同，并表示，“虽然不能储存大量电能，但超级电容器响应时间很快。因此超级电容器可以用于加速和制动时的能量回收——对电池使用寿命影响较大——可能使电池的预期寿命翻一番，甚至达到原来的三倍。”
格拉普解释说，NaWa的技术利用了“垂直排列的碳和石墨烯纳米管，纳米管表面能存储电能”。
这些涂有另外一种碳基材料的纳米管非常细，每平方厘米能容纳100亿根。
由于碳是一种轻质材料，将超级电容器整合在锂离子电池中还会降低整体重量，这有助于改善电动汽车的续航性能。
目前由威廉斯先进工程公司制造的E级方程式赛车电池，重300公斤。NaWa认为，该公司的技术可以将电池重量减少三分之一至200公斤，而不会影响续航里程。
格拉普表示，“我们认为，快速充电和放电能力，将是未来电池最重要的特性之一。虽然我们的产品不能像锂离子电池那样存储那么多电量，但它可以使用更多周期——充电和放电——高达100万次。碳是一种很厉害的材料。”
相比之下，依靠化学反应来产生电能的普通电池，一旦这些化学物质失去效力——在约3000至5000次充电和放电周期后——电池就报废了。
制造商称，超级电容器的另一个优点是，它们不需要稀有材料，例如钴。
BBC称，当然，超级电容器绝不意味着传统电池“寿终正寝”。锂离子电池技术每年仍以约5-10％的速度在提高。
新型储能形式对于可再生能源成功取代化石燃料至关重要。当太阳落山或没有风时，我们需要非常快速地利用存储的电能弥补供需之间的差额。
除了抽水蓄能、飞轮、压缩气体和大型电池阵列等传统储能方式外，高效超级电容器最终可能成为完全可持续能源电网的重要组成部分。
但目前超级电容器还处于发展的早期阶段。
海因兹总结说：“基于聚合物的超级电容器正在成为一种有前途的技术，但是要实现所需的能量存储容量，而且不会影响功率、使用寿命和成本，还有很多工作要做。”
