“早在十多年前，就有西方科學家提出電池與電容混合的概念，而這一全球性的難題被我們攻克了。”在鄞州區的一座現代化工廠內，寧波中車新能源科技有限公司總工程師阮殿波這樣告訴記者。

在超級電容器這一領域，阮殿波已經深耕了近20年。去年，他憑借“超級電容器的制造方法”發明，捧回了我國專利領域的最高獎項——中國專利金獎。

這種新型儲能裝置相比普通電池，具有充電時間短、使用壽命長、比電池更耐受高低溫差、節能環保等特點，在交通、特種、能源等領域有廣闊的應用前景。

“簡單地說，獲金獎的這款超級電容器具備秒級充放電的功能，能瞬間充足電，并在短時間內大功率放電，在武器應用方面甚至可以達到星球大戰中光劍的效果。”阮殿波形象地解釋道。

但這類超級電容的缺陷也不可忽視：雖然一次充電只要幾秒鐘，但能量密度很低，應用范圍有限。以新能源公交車為例，充一次電只能跑6公里，要想正常運行的話，站臺間需要設立充電裝置，很不方便。

能不能設計一種新的儲能設備，有效地將高儲能電池和快充電容的優勢結合，達到最佳平衡狀態？這聽起來似乎只是結構的改變，但核心技術耗費了中車研究人員近5年的時間。

混合型超級電容器首先需要突破的是兼容問題。據阮殿波介紹，普通電池用的是化學反應，而電容則采用無任何化學反應的純物理吸脫附“雙電層儲能機理”進行電荷存儲，如何將二者有效結合，并將電池和電容各自的優勢都發揮到最佳狀態，一直都是國際上未被攻克的難題。

經過近5年的反復嘗試，中車與寧波材料所等單位合作，終于在正極材料上找到了答案，研發出了全球首款38wh/kg高比能電池電容，將能量密度提高了三倍。這款儲能設備的正極材料由匹配電容的碳氣凝膠和匹配電池的磷酸鐵鋰構成，加入了碳納米管復合材料作為二者的通用導電材料，實現了電容與電池的有機結合。

與先前的超級電容相比，這款高比能電池電容的應用范圍更廣。“充一次電不到五分鐘，就能讓新能源公交車馳騁40里，完全能滿足城市公交車單趟運行。”阮殿波說。此外，這款產品能反復充放電5萬次，使用壽命是普通電池的5倍，大大降低了使用成本。

目前，這款產品作為主動力源已在寧波和奧地利格拉茨的公交線路上實現良好運行，并已逐步應用在馬來西亞動車組、重慶膠輪有軌電車、燃料電池混合動力大巴、備用電源、重型機械等領域。

提及超級電容器未來應用，阮殿波稱，電容器在高鐵、電動公交車上都會有很好的前景。據估計，在未來五年，產品可實現價值超過100億元的市場需求和不可估量的環境效益，對全球公共交通能源升級作出貢獻。

“下一步，我們將朝消費類電子領域作延伸研究，爭取在提高使用壽命的基礎上，把價格降下來，讓老百姓都能消費得起。”阮殿波博士說。

獲獎單位：寧波中車新能源科技有限公司(市科技進步一等獎)

獲獎項目：3.6V/60000F碳氣凝膠+碳納米管復合磷酸鐵鋰型高比能電池電容研制