美國一家名為EnerG2的初創(chuàng)企業(yè)，最近在美國俄勒岡州（Oregon）建立工廠，生產(chǎn)一種可以改進(jìn)用于電池及能量存儲(chǔ)設(shè)備的超級(jí)電容器的材料。美國能源部給予該工廠價(jià)值213萬美元的援助資金，這是2009年復(fù)興法案授權(quán)的24億美元補(bǔ)助金項(xiàng)目的一部分。該補(bǔ)助金，旨在加速美國電動(dòng)汽車的生產(chǎn)和推廣。但在未來幾年，電池生產(chǎn)商和汽車制造商是否將大量使用這種新型的材料還不確定。
EnerG2公司表示，該材料——一種在電極中使用的活性碳——可以改進(jìn)超級(jí)電容器的性能。這些設(shè)備存儲(chǔ)一小部分的電池能量，但可以輸送更大量的突然增大的電力，并可以經(jīng)受更多充放電循環(huán)。目前，超級(jí)電容器有多種應(yīng)用，例如混合動(dòng)力公交車和風(fēng)力渦輪機(jī)（用以調(diào)整葉片的傾斜度）。EnerG2公司還暗示，這項(xiàng)技術(shù)可能是“淘汰汽油”的關(guān)鍵。
該公司，是用一種新方法來制造超級(jí)電容器電極中的活性碳材料?，F(xiàn)在，商用超級(jí)電容器是用有機(jī)原料制成的，常見的原料是椰子殼。但有機(jī)材料會(huì)含有雜質(zhì)，其生產(chǎn)工序使該公司改變了超級(jí)電容器的特性。
例如，改變材料中納米級(jí)氣孔的大小和形狀可以增加表面面積，這會(huì)增加能量存儲(chǔ)容量?；蛘?，該公司可以控制電荷自由流過材料的程度，使其輸送不斷變化的突然增大的電力。事實(shí)上，材料含有較少的雜質(zhì)，可以使超級(jí)電容器制造商重新設(shè)計(jì)他們的能量存儲(chǔ)設(shè)備，用以在更高的電壓下運(yùn)行，可以提高大約20%的能量存儲(chǔ)容量。最后，這種材料可以使超級(jí)電容器每瓦特時(shí)的成本削減一半。EnerG2公司的首席執(zhí)行官里克•利比（Rick Luebbe）表示：“這不是那種太昂貴，不能進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的納米技術(shù)。”
但是一些超級(jí)電容器生產(chǎn)商還沒有被說服，總部位于圣地亞哥的Maxwell Technologies公司就是這樣的一家生產(chǎn)商。該公司負(fù)責(zé)通信和投資關(guān)系的副總裁邁克爾•松德（Michael Sund）表示，公司已經(jīng)同意測(cè)試這些新材料。他表示，已經(jīng)測(cè)試過的所有合成材料明顯都比來自有機(jī)原料的活性碳更昂貴，就擁有足夠的數(shù)量、已被證實(shí)的性能以及成本而言，有機(jī)活性碳仍是可用的最好材料。當(dāng)公司考慮在新的應(yīng)用中使用超級(jí)電容器，他們最大的擔(dān)心是成本，他說，“所以我們絕不會(huì)為了獲得一種微小的性能改進(jìn)而為碳支付更多的錢”。
EnerG2公司的技術(shù)用于制造活性碳，可以證明是更有效的，可以解決一些關(guān)鍵問題，促進(jìn)規(guī)劃中的先進(jìn)電池設(shè)計(jì)。鋰-空氣電池和鋰硫蓄電池，盡管那仍比存儲(chǔ)在如汽油這樣的燃料中的能量少很多，但是比現(xiàn)今的電池多存儲(chǔ)超過兩倍的能量。使這些電池變得實(shí)用，是非常具有挑戰(zhàn)性的。許多測(cè)試電池僅僅在幾個(gè)循環(huán)后就停止充電了，或者是因?yàn)閭鲗?dǎo)性或有害的化學(xué)反應(yīng)問題的原因，不能接近它們理論上的能量存儲(chǔ)容量。在碳電極中對(duì)孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確地控制有助于解決許多這樣的問題。
例如，研究人員最近展示證明，秩序井然的碳電極——由整齊的碳納米結(jié)構(gòu)行組成——能夠在鋰硫蓄電池中存儲(chǔ)相對(duì)高的能量，這是通過在材料中有限的空間內(nèi)改進(jìn)傳導(dǎo)性和促進(jìn)所需的化學(xué)反應(yīng)。而制造這些電極的技術(shù)將很昂貴。EnerG2公司的方法可以提供一種較便宜的途徑來制造這樣整齊的碳結(jié)構(gòu)。
