宁波大学阮殿波：超级电容器技术领先世界 储能和节能领域前景广阔

扫描下方二维码即可观看直播

阮殿波，宁波大学教授，博士生导师，中国中车首席科学家。先后获评为俄罗斯自然科学院院士、国家百千万人才专家、浙江省“万人计划”杰出人才。专业从事超级电容器研究近20年，在储能材料、工艺技术、器件工程化、产品产业化等方面达到国际领先水平，相关成果获得了国务院、教育部、北京市等省部级科技奖励。与此同时，创造性的将相关产品在全球范围内首次应用到储能式公共交通牵引动力源，实现车辆高安全、长寿命、零排放，成为了环保车辆的"核心动力芯"。截止目前，共获国家技术发明奖1项、国家专利金奖1项、省部级科技奖8项，拥有省部级技术成果鉴定10项，撰写专著2本，发表论文30余篇，第一完成人发明专利50余项(含11项国际专利)；主持或承担国家863项目1项、军委科技项目1项、宁波市重大科技专项3项、中车重点产业化项目7项；获国家科学技术学术著作出版基金资助；负责起草交通用储能器件规范行业标准等3项。

我们在宁波大学成立了一个先进储能技术与装备研究院，主要面向储能与节能相关领域，相关研究方向涵盖了储能材料、储能器件及系统。同时，我本人也兼任中车新能源公司首席科学家，统筹公司战略发展方向，公司主要生产超级电容器单体、模组及其系统。作为最早一批从事超级电容器关键技术研究的技术人员，从1996年始我们便以碳纳米管作为关键储能材料进行储能器件开发，并于2002年成立国内首批超级电容器生产制造企业。经历了约十年的“产学”研究，相关科研成果实现了“国产化”、“国际先进水平”、“世界领先水平”的三段式跨越。在2011年左右，中国中车开始涉足“绿色化”、“智能化”轨道交通产业的发展，在综合“技术可靠性”与“市场宽广性”的基础上，中国中车与我们创业公司（北京集星科技）于2012年进行合资建厂，成立了中车新能源公司。依托于超级电容器的强劲动力芯，自2014年始无架空网式的“储能式有轨电车”逐步在广州、深圳、武汉、淮安、张家口、奥地利等国内外城市规模化应用，正是因为该技术产品的引入，轨道交通由“有网式”变成了“无网式”新型轨道交通车辆，同时，车辆的充电时间也缩短至6s以内且具有85%以上能量回收效率，深度助力了我国轨道交通领域的“碳达峰、碳中和”的双炭目标。目前，超级电容器已被认为是中国中车至关重要的战略发展方向。除此之外，我们也在国防科工领域做了一些工作，广泛应用了我们战略国防领域。

超级电容器的优点和缺点都比较突出。其优势在于，基于物理储能的储能原理、寿命长，能达到100万次的充放电、环境适应性好（从零下40度到零上60度都能工作，相关性能参数基本无变化）。此外，该器件的充放电效率非常高，能量转换效率达到98%，所以在工业节能和军工上都有很好的应用。

其缺点是能量密度比较低。目前的商业化产品的能量密度约为5-10Wh/kg，远远低于锂离子电池的相关参数，目前产业的重点发展方向就是提升产品的能量密度。基于前期的研究基础，我们已经做了很多的尝试，比如把锂电材料和超电多孔材料进行深度复合，做成复合材料，最终制成一种新型复合性电容器器件，使得其兼具锂锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度，最终使得其能量密度达到100Wh/kg，功率密度达到5~8kW/kg，寿命达到2-3万次，最终实现储能器件关键指标之间的“再平衡”。这种新型器件作为快充电池的一种，具有非常宽广的市场应用空间。

超级电容器的主要材料是碳材料。包括活性炭材料、碳气凝胶材料、石墨烯材料、碳纳米管等，这些碳材料都有优异的比表面积，在超级电容器中得到很好的应用。目前在应用过程中，基于其不同成本有不同的选择，在研发方面也比较集中。

该论坛影响很大，参与者既有高校专家，也有来自企业或产业界的人，所以很好地促进了研究和产业化的工作交流，大家都可以听一听来自不同人的声音啊。