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)電容器可以儲(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。

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)在汽車的啟停系統(tǒng)（減速或短停車時(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、城市軌道交通以及物流搬運(yùn)車等領(lǐng)域開啟商用化進(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，是未來儲(chǔ)能器件的重要組成部分。

超級(jí)電容器的快速發(fā)展離不開這三位卓越科學(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)，他提出了通過比較阻抗變化的方法來計(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）是美國物理化學(xué)家和納米科學(xué)家，目前在韓國（國立）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、石墨烯等方面的專家之一。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。