在西班牙東北部的巴斯克地區(qū)的阿拉瓦省，CIC energIGUNE能源合作研究中心的科學(xué)家通過設(shè)計(jì)硬碳電極的結(jié)構(gòu)制造出了一種“超快電池”，經(jīng)研究表明，這種電池可以將鋰電池的能量密度與超級電容器的快速放電時(shí)間結(jié)合起來。
CIC energiGUNE研究所的科學(xué)家開發(fā)出了一種新的電池設(shè)計(jì)，他們稱這種設(shè)計(jì)結(jié)合了高能量密度和超級電容器的快速放電時(shí)間。這種新的電池裝置可用于高功率系統(tǒng)，有助于解決電網(wǎng)和交通工具中面臨的許多能源儲存問題。相關(guān)的研究結(jié)論被發(fā)表在《電化學(xué)學(xué)報(bào)》(Electrochimica Acta)上。根據(jù)科學(xué)家的描述，研究小組使用了一種基于硬碳和鎳錳鈷(NMC)電極的電池以及一種六氟磷酸鋰電解液，研究人員發(fā)現(xiàn)，由橄欖核破碎和燃燒產(chǎn)生的硬碳的顆粒大小比NMC均勻得多，他們使用球磨工藝將顆粒大小減少到1-10微米，這一過程使制造質(zhì)量負(fù)載降低的電極成為可能。該電池可用于高功率性能的電極調(diào)諧，并成為擁有超級電容器的“超快電池”。
在工作電壓為2.9-3.75 V時(shí)，電池的能量密度為每立方厘米212瓦時(shí)(Wh/cm-3)，功率密度為1000 W/cm-3，放電時(shí)間為10分鐘。在電池的能量密度達(dá)到87 Wh/cm-3時(shí)，電池功率密度達(dá)到6000 W/cm-3，放電時(shí)間為32秒。在電流密度為每克1安培，放電時(shí)間為32秒的情況下進(jìn)行的穩(wěn)定性測試表明，3萬次循環(huán)后，電池容量降低了90%以上。
研究小組注意到鋰離子和雙電層電容器的性能滯后，雙電層電容器的放電時(shí)間可達(dá)一秒，但理論上該技術(shù)需要達(dá)到放電時(shí)間約一分鐘才能有得到應(yīng)用的可能性。但研究人員表示，他們的“超快電池”的容量是基準(zhǔn)鋰離子電容器的三倍之多。
為了解釋電池的超電容式行為，研究小組提出了這樣的理論:“在設(shè)計(jì)好的電極中，鋰離子只能與NMC和硬碳粒子的第一原子層相互作用，從而產(chǎn)生了極快的偽法拉第式反應(yīng)?！?
