储能交通的核心组件、风力发电的备用电源、港口装备的节能助力、电磁弹射的最优选择……超级电容器的“超级”二字，不仅在于其清洁便利，更在于其充放电速度快、功率密度高、工作温限宽、循环寿命长，能够满足更多应用场景和特种需求。
然而，超级电容器的电极材料——碳纳米管的制造难题，一度掣肘我国对这一高新技术的深度应用：椰壳活性炭、石油胶，这两种广泛用于制造碳纳米管的原材料，被牢牢掌握在国外少数企业手中。所幸，在宁波大学与宁波中车新能源科技有限公司的联合攻关之下，我国在超高功率超级电容器的关键技术及应用上，取得了革命性突破。
“为了实现进口替代，我们首创高密度的碳气凝胶，成功完成电极材料的‘换道超车’!”昨天，项目牵头人，宁波大学机械学院院长、中国中车集团首席科学家阮殿波告诉记者。
与碳纳米管相比，“异军突起”的碳气凝胶优势明显。
“这种新材料的导电性远强于活性炭。同时，它的孔径可以按照设计进行调整，更有利于离子通过，从而进一步降低电极的离子阻抗。最为重要的是，碳气凝胶的化工原料——间苯二酚是宁波石化产业的副产物之一，绕过了原材料的掣肘，我们才算真正解决了‘卡脖子’问题。”阮殿波说。
长达十年、投入超过2亿元的研发历程，并非一帆风顺。阮殿波告诉记者，将碳气凝胶制成电极，是研发团队曾面临的一大难题。“碳气凝胶，是一种非常轻，几乎能够飘浮在空气中的物质。如何将其压缩直至符合电极材料的要求?我们足足花了8年时间进行攻关。”通过千百次试验，研发团队在碳气凝胶中加入醛类复合，终于实现了碳气凝胶的树脂化，将其涂抹于铝箔之上，新型电极自此诞生。
当前，全球超级电容器的市场规模在百亿级以上。巨大的市场需求背后，是一场“没有硝烟的科研之争”。从“卡脖子”到“掰腕子”，研发团队在超级电容器的各项指标上与国际龙头企业暗暗较劲。
“目前国外超级电容器的功率密度在16kw/kg左右，而我们研发的超级电容器，功率密度达到了75kw/kg，是国际水平的4.69倍。价格方面，特斯拉3000法拉的电容器售价在300元左右，而我们研发的电容器，售价可以降低到100元。”阮殿波自信满满地告诉记者，目前中车新能源已经成为全世界最大的超级电容器供应商。
在超级电容器的超级“加持”下，一尊尊“国之重器”拥有了更强性能。中车集团生产的有轨电车销售至广州、深圳、武汉等多个城市，首创的混合动力高速动车组相较于传统高铁，可节能30%以上。“原本高铁列车进站一次就要消耗一个家庭一个月的用电量，现在都被超级电容器利用起来了。”阮殿波说。
此外，作为超高功率特种能源，超级电容器还助推了颠覆性国防装备的研发，极大增强了国防硬实力。
科研的跨越离不开人才“最强大脑”的支撑。目前，中车集团的超级电容器研究所已经拥有50多名研究人员，成立了4个省级研发中心。“下一步，我们将在提升超级电容器性能的同时，向‘超快充’等方向聚力攻关，力争着眼高精尖，形成更为完整、更大规模的产业链。”阮殿波说。
(记者张凯凯通讯员王虎羽实习生肖阳 )
