當(dāng)施加電壓時(shí)，相反電荷的離子聚集在兩個(gè)電極上，形成極薄的固定載荷子區(qū)域， 來源：日本岡崎國家自然科學(xué)研究所
未來的電動(dòng)汽車，功能強(qiáng)大的筆記本電腦以及其他便攜式設(shè)備，都需要新一代儲(chǔ)能材料，它們比目前的可充電電池更適合現(xiàn)代需求。在此，最好的材料被稱為超級電容器。日本岡崎（Okazaki）國家自然科學(xué)研究所（National Institutes of Natural Sciences）江丁林（Dinglin Jiang）率領(lǐng)的一個(gè)研究小組，現(xiàn)在又推出了一種新材料，具有杰出的超級電容器性能，發(fā)表在《應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie）雜志上。
無排放電動(dòng)汽車非常適合在城市行駛；但是，對于長途旅行，情況就不是這樣。問題是源自可以存儲(chǔ)的能量少，只能短距離行駛，之后再充電，也是源自可以傳導(dǎo)的電流限制了車輛的速度和加速度。超級電容器可以克服這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了早期電容器和電池的優(yōu)勢：就像電容器一樣，它們可以提供所需的高電流密度，同時(shí)又像電池一樣，可存儲(chǔ)大量的電能。 超電容器工作的電荷存儲(chǔ)原理與充電電池不同，它由電極上的電化學(xué)雙層組成，被電解質(zhì)浸濕。當(dāng)施加電壓時(shí)，相反電荷的離子聚集在兩個(gè)電極上，形成極薄的固定載荷子（charge carriers）區(qū)域。
與電池相比，它只有電荷的轉(zhuǎn)移，沒有發(fā)生化學(xué)變化。有各種材料適于超級電容器，但尚未找到真正完美的材料。現(xiàn)在，日本研究人員在這項(xiàng)研究中建立了一個(gè)重要的里程碑。
有一類材料具有有趣的特性，就是帶有特殊微孔、像框架一樣的有機(jī)聚合物。它們的雙鍵安排具有這樣一種方式，它們的一些電子能夠自由移動(dòng)到框架的擴(kuò)展區(qū)域，成為“電子云”。因此，這種材料可以導(dǎo)電。很大的內(nèi)表面積是很重要的，因?yàn)橐诳字行纬伸o電電荷分離層。江東林和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)合成一種含氮框架，上面孔隙的大小，最適合離子迅速流進(jìn)和流出，這是快速充電和放電所需要的。氮中心與電解質(zhì)離子互動(dòng)，從而有利于電荷積累和離子運(yùn)動(dòng)。
這些不同優(yōu)勢性能相互作用，賦予這種新材料不同尋常的高電荷存儲(chǔ)容量和高能量密度。江丁林和他的同事們證明，它們的微孔框架可以承受很多充電/放電周期。 更多信息：江丁林，《超電容儲(chǔ)能和供電使用氮雜-熔融π-共軛微孔框架》（Supercapacitive Energy Storage and Electric Power Supply Using an Aza-Fused π-Conjugated Microporous Framework），《應(yīng)用化學(xué)國際版》（Angewandte Chemie International Edition）。
