最近科技不断突飞猛进，据外媒报道，麻省理工学院的研究团队最近提出了一种令人兴奋的创新。他们发现，将水泥、混凝土的成分与炭黑混合后，竟然可以创造出一个超级电容器。这种混合物使得家庭可以在地基中储存一整天的能源，并有可能为高效可再生能源存储提供解决方案。

超级电容，成为功率型储能黑科技

超级电容也称双电层电容器，是一种新型储能装置，是涵盖储能、光伏、新能车、军工、大科技的顶级赛道。超级电容器具有使用寿命长、充电时间短、清洁无污染、大电流放电能力强、功率密度高等优点，成为电动汽车电池发展的希望。随着电动汽车的逐渐走俏，超级电容将迎来快速发展期。2022年是超级电容在电力调频、混合储能领域规模落地的元年，期间超级电容在国内首次应用于火储一体化调峰调频、一次调频、岸储一体化项目。

超级电容是功率型储能黑科技，混合型超级电容能量密度显著提升，上游材料国产化，超容成本持续下降，政策重视多元化新型储能技术发展，助推试点示范项目大规模落地。具备技术、成本、政策三重利好，超级电容产业迎向上加速拐点。同时，超级电容行业目前在风电、轨道交通、油改电、智能电表等领域稳步增长的同时，正在电网调频和混合储能、汽车等领域迎来向上加速拐点，行情前景可期。

根据超级电容产业联盟数据，2021年全球超级电容市场规模为15.9亿美元，预计2027年将达37亿美元，2021-2027年复合增长率为18%，百亿市场空间正在打开。

目前，多家上市公司已布局超级电容业务。思源电气2022年12月28日公告称使用自有资金6.18亿元，收购烯晶碳能41.1985%的股权，本次股权收购完成后，将持有烯晶碳能51.2%的股份。公司收购烯晶碳能股权以推动超级电容在储能和乘用车领域应用。江海股份的超级电容相关产品主要应用于智能电表、风电等领域，并已在储能、油改电、电网调频等领域深入拓展，公司超级电容的业绩发展符合市场预期。

瑞泰新材最近在投资者平台表示，对于募投的华荣化工智能化改造项目已终止，相关资金投向张家港超威新能年产4000吨锂电池/超级电容器电解质新材料及5737.9吨化学原料（副产品）项目。美锦能源计划2022年竣工的500吨级超级电容炭项目均按计划进行中……

水泥、水和炭黑，制成超级电容器

MIT研究人员发现，这几种材料可以与水结合，制成超级电容器（电池的替代品），从而可以储存电能。据称，这项技术可以使能源网络在可再生能源供应波动的情况下保持稳定，从而促进太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的使用。

例如，研究人员说，他们的超级电容器最终可以被整合到房屋的混凝土基础中，在那里它可以储存一整天的能量，而基础的成本很少（或根本没有），并且仍然提供房屋所需的结构强度。研究人员还设想建设一条混凝土道路，可以为行驶在这条道路上的电动汽车提供非接触式充电。最新研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

电容器原则上是非常简单的装置，由浸没在电解液中的两个导电板组成，并由膜隔开。当对电容器施加电压时，来自电解质的带正电的离子积聚在带负电的极板上，而带正电的极板则积聚带负电的离子。

由于板之间的膜阻止了带电离子的迁移，这种电荷的分离在板之间产生了电场，电容器就带电了。这两个板可以维持这对电荷很长一段时间，然后在需要时非常迅速地提供它们。超级电容器就是能够储存超大容量电荷的电容器。电容器能储存的电量取决于其导电板的总表面积。该团队开发的新型超级电容器的关键在于一种生产水泥基材料的方法，这种材料具有极高的内表面积，这是由于其体积内密集、相互连接的导电材料网络。

具体而言，研究人员将具有高导电性的炭黑与水泥粉和水一起放入混凝土混合物中，并让其固化，从而实现了这一目标。当水与水泥发生反应时，水在结构中自然形成一个分支网络，碳迁移到这些空间中，在硬化的水泥中形成线状结构。

这些结构具有类似分叉的结构，较大的分支会生出较小的分支，而这些分支会生出更小的分支，以此类推，最终在相对较小的体积范围内形成一个非常大的表面积。然后将这种材料浸泡在标准的电解质材料中，比如氯化钾（一种盐），它提供了积聚在碳结构上的带电粒子。研究人员发现，由这种材料制成的两个电极，由一个薄空间或绝缘层隔开，形成一个非常强大的超级电容器。

研究人员指出，水泥和炭黑是两种至少有两千年历史的材料，“当你以一种特定的方式组合它们时，你就会得到一种导电的纳米复合材料，这就是事情变得真正有趣的时候”。而且，所需的碳量非常小，只占混合物体积的3%，就能形成一个渗透的碳网络。

超级电容，开拓百亿市场空间

“对大型储能系统的需求非常大，而现有的电池过于昂贵，而且主要依赖于锂等材料，而锂的供应有限，因此迫切需要更便宜的替代品。这就是我们的技术非常有前途的地方，因为水泥无处不在。”他们说。

研究小组计算出，一块45立方米大小的纳米碳黑掺杂混凝土（相当于一个直径约3.5米的立方体），将有足够的容量存储大约10千瓦时的能量，这被认为是一个家庭的平均每日用电量。由于混凝土可以保持其强度，用这种材料做地基的房子可以储存太阳能电池板或风车产生的一天的能量，并在需要的时候使用。而且，超级电容器的充放电速度比电池快得多。

研究人员还说，这项技术的最初用途可能是在远离电网的孤立的家庭、建筑物或避难所，这些地方可能由连接在水泥超级电容器上的太阳能电池板供电。他们说，该系统是非常可扩展的，因为能量存储容量是电极体积的直接函数。“你可以把1毫米厚的电极变成1米厚的电极，通过这样做，基本上你可以扩展能量存储容量，从点亮一个LED几秒钟，到为整个房子供电”。

随着能源供需形势的变化和技术的发展，超级电容市场空间广阔。1.市场需求：超级电容在可再生能源和智能电网、汽车、公路、铁路等领域应用前景广阔。目前，在新能源汽车领域，超级电容已被视为一种高能量和高功率密度的能源储存技术。2.高科技需求：现代高科技领域需要更高效、更可靠的储能，超级电容作为一种高效储能技术，应用场景非常广泛。

3.技术创新：超级电容的技术在持续创新和完善，并逐步被应用于新的领域。当前，大量的超级电容器研发项目正在进行中，并取得了一定的成果。4.国家政策扶持：超级电容也是中国国家支持的研究方向之一。政府加大了对超级电容器研发的支持力度，鼓励企业在超级电容领域进行技术创新和前沿研究。

文章来源： 雪球，中国网科技，笑谈渡众生，科创板日报，数据宝