在我們上高中的時(shí)候，物理老師總是會(huì)用各種不同的方式來(lái)讓我們對(duì)物理知識(shí)有一個(gè)全面的認(rèn)知。比如一種DIY的教具是由巨大的電容、一層鋁箔和55加侖的塑料桶組成。雖然看起來(lái)很粗糙，但是它產(chǎn)生的電量卻能讓我們深刻的感受到觸電是一種什么感受。

基本上當(dāng)時(shí)我們就知道了什么叫做電容。沒(méi)錯(cuò)，這是一種可以儲(chǔ)存和傳遞電荷的設(shè)備。而它的原理也類似于我們常見(jiàn)的電池。但是為何我們使用的智能手機(jī)會(huì)用電池來(lái)代替電容器呢?下面我們可以來(lái)看看這個(gè)問(wèn)題的答案。而隨著一種超級(jí)電容器的新技術(shù)誕生，讓這種充電儲(chǔ)電設(shè)備又重新來(lái)到了我們的面前。而這也是為何終有一天它會(huì)取代現(xiàn)在無(wú)處不在的鋰離子電池。

電池vs電容器：有什么差別？

電池有很多種形狀，大小和類型。所有現(xiàn)代的智能手機(jī)所使用的是可充電的鋰離子電池，而高密度能量而著稱。這就意味著它們可以在小巧和輕便的體積下保存大量的電量，并且適合在便攜式電子設(shè)備中使用。

不過(guò)與電池不同，電容器充放電的速度很快，同時(shí)它們也智能保存一個(gè)小電荷。因此假如想要為一臺(tái)iPhone通過(guò)電容器的方式供應(yīng)足夠的電量，那么你要一輛面包車才能拉動(dòng)那么大的電容器。而這只是電池和電容器之間的重要差別，因此證明了為何在智能手機(jī)上無(wú)法使用普通的電容器。

什么又是超級(jí)電容器

而現(xiàn)在有了一種名叫超級(jí)電容器的技術(shù)，它介于電池和普通電容器之間。它們可以保存一定量的電量，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋰離子電池的電量，但是體積要比普通電容縮小一百倍還多。同時(shí)，超級(jí)電容器充電速度要比鋰離子電池更快，同時(shí)消耗速度也沒(méi)有普通電容那么快。并且隨著時(shí)間推移，超級(jí)電容器關(guān)于極端環(huán)境溫度的適應(yīng)能力也更強(qiáng)。

目前許多智能手機(jī)都采用了不可更換電池的設(shè)計(jì)，因此超級(jí)電容器的運(yùn)用有一天非常可能變成現(xiàn)實(shí)。要知道普通的智能手機(jī)都會(huì)遇到的這樣的問(wèn)題:在電池使用大約18個(gè)月左右，給手機(jī)充一次電能維持的時(shí)間開(kāi)始變得越來(lái)越短。這說(shuō)明電池儲(chǔ)存電的能力下降了。想象一下，一臺(tái)智能手機(jī)可以在幾秒鐘智能充滿電，并且在使用十年之后電量都沒(méi)有任何衰減，這絕對(duì)會(huì)帶來(lái)革命性的使用體驗(yàn)。

超級(jí)電容器的前景

有一件事是可以肯定的，明天的智能手機(jī)不會(huì)使用超級(jí)電容器技術(shù)，甚至我們還要等待超過(guò)10年的時(shí)間才能看到超級(jí)電容器使用到智能手機(jī)上。但是許多研究機(jī)構(gòu)都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了提升超級(jí)電容器存儲(chǔ)容量的方法。

比如佛羅里達(dá)中央大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)就將超級(jí)電容器的發(fā)展速度提升了一大截。這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出能夠存儲(chǔ)更多能量的超級(jí)電池。傳統(tǒng)的鋰離子電池充電1500次之后性能就開(kāi)始有不同程度的衰減，而這種超級(jí)電容器能夠持續(xù)使用3萬(wàn)次性能都不會(huì)下降。

該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的超級(jí)電容器由幾百萬(wàn)條長(zhǎng)度僅為幾納米的電線組成，每條電線都被二維材料包裹著。超高的導(dǎo)電性能可以加快電子運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移的速度，使電池能夠超快速地進(jìn)行充電、放電。

關(guān)于小型設(shè)備，這種材料在能量密度、功率密度和穩(wěn)定性上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)，電動(dòng)汽車等設(shè)備也能夠使用這種新型電容器。因?yàn)樗娜犴g性極好，可以彎曲，因此還能與可穿戴設(shè)備結(jié)合。

只要用這種超級(jí)電容器換掉你手機(jī)里的電池，然后再給你的手機(jī)充上幾秒鐘電，接下來(lái)你一個(gè)星期內(nèi)都不必再給手機(jī)充電了。

超級(jí)電容面對(duì)的挑戰(zhàn)

首先，安全問(wèn)題是最要面對(duì)的挑戰(zhàn)。正像上面提到的，電容和超級(jí)電容的放點(diǎn)速度都很快，因此假如放電失敗的話可以會(huì)出現(xiàn)火花。而這種效果可要比三星GalaxyNote7的爆炸嚴(yán)重的多。

其次是如何完成高速充電時(shí)間的效果。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，超級(jí)電容在幾秒鐘之內(nèi)完成充電時(shí)完全可能的，但是在實(shí)踐中，要一個(gè)巨大能量的電源，甚至像足球那么大的充電裝置。因此隨著電源體積的縮小，充電時(shí)間也會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。畢竟誰(shuí)也不想為自己的筆記本配備一個(gè)足球那么大的電源吧。

另外還要考慮的問(wèn)題就是成本，目前想要讓超級(jí)電容成為智能手機(jī)電池的替代品要大量的研發(fā)經(jīng)歷和時(shí)間，而這些都要更多的投資和時(shí)間。因此想要將這項(xiàng)技術(shù)實(shí)際運(yùn)用，在初期成本將會(huì)非常高，而這無(wú)疑會(huì)直接提升智能手機(jī)的價(jià)格。

但是每一項(xiàng)新興技術(shù)的問(wèn)世都要面對(duì)各種各樣的挑戰(zhàn)，還有許多困難要克服。曾經(jīng)，彩色屏幕、配備攝像頭都是智能手機(jī)的新鮮功能，而現(xiàn)在幾乎成為了標(biāo)配。因此，科技進(jìn)步的步伐不會(huì)停止，未來(lái)肯定會(huì)有代替鋰離子電池的新技術(shù)。而這項(xiàng)技術(shù)究竟是否是超級(jí)電容，只有時(shí)間能給我們答案了。

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