据外媒报道，西班牙巴斯克大学（University of the Basque Country）的研究人员利用辐射松（Pinus radiata）废料中的碳来生产混合超级电容器，以用于储能。

（图片来源：巴斯克大学）

电容器与电池

目前主要有两种电能储存技术，包括超级电容器和电池。从工作原理来看，电池以离子（通常是金属离子）中的电化学电荷的形式来储存电能。超级电容器则将电子存储在电容器材料的表面，因此能够非常快速地移动电荷，几乎可以瞬时输送大量电力。

由于没有化学反应和离子移动，超级电容器往往比电池耐用得多。然而，超级电容器的总充电容量通常低于电池。巴斯克大学教授Eider Goikolea表示：“超级电容器不适合长时间为系统提供能量。与电池不同，如果人们需要在短时间内获得大量能量，则可以使用它们。”

混合电容器-电池

这项研究开发了一种混合动力系统，其中集成电容器电极（由碳制成）和锂离子电池电极（由锂制成），被称为锂离子电容器（LIC）。“这兼具两种系统的优点，既可以储存高功率能量（像电池），可以在高功率水平下运行，又能承受多次充放电循环（像超级电容器）。”

寻找合适的碳电极

LIC中经常使用各种形式的碳材料，比如石墨（具有优异的电负性，但其可用性较差）和碳纳米管（可能电气特性更佳，但生产难度更大）等。在这项研究中，研究人员提出了一个想法，既可以提高LIC中使用的碳的质量，又可以回收木材工业的废物流。

松木碳材料

由于西班牙巴斯克地区的林地资源相对丰富，周边锯木厂有大量以锯末形式提供的松木生物质。研究人员使用熔炉和低成本化学品（如氢氧化钾和氯化氢），利用锯末来生产碳基电极材料。他们发现，与传统的硬碳生产相比，该工艺可以创造出具有更优良特性的碳材料，以用作电池材料。

这些电极的生产使用了不同类型的碳。Ruiz de Larramendi表示：“并非所有生物质都能提供合适的碳。我们已经证明，利用松木生物质可以获得满意的结果。”其中一个电极由硬碳制成，另一个由活性炭制成。此外，研究人员非常重视使用经济高效、可持续的电极生产工艺，“用于生产电极的工艺具有节能性，合成温度不超过700℃，并且使用低成本添加剂。”

制造更好的储能装置

研究人员利用这些碳材料构建LIC并进行测试。结果发现，该实验系统的能量密度高达105 Wh/kg，且经过10000次循环后仍能保留60％的容量。

研究人员表示：“这是一种经济高效、可持续的替代方案，可用于改进传统的锂离子电容器。利用来自生物质的材料，有望开发环保、经济高效的高功率储能系统。进一步开展这方面的研究具有重要意义。”