9月1日，一项“高能镍碳超级电容器产品”发布会在天津召开。该产品结合了镍氢电池能量密度和电容器功率密度优势，按照超级电容国家标准检测，循环寿命达到5万次以上，搭载该电容器的智能搬运车实际充放电次数已达1万次以上，使用温度范围可达零下40—55摄氏度，经天津市科委组织的专家鉴定，其技术达到国际先进、国内领先水平。此项成果将在电动汽车和储能电站建设中具有竞争优势。

研制该项目的领军人物、中国工程院院士周国泰表示，高能镍碳超级电容器的研发成功，是电动车电源的一个新突破，它将对电动车产业发展带来深刻影响。人们从2008年北京奥运会、2010年上海世博会上，都看到了电动汽车，但时至今天，国产电动汽车在中国还是有些“雾里看花”，问题就出在电动车的电源上。

集院士、将军于一身的周国泰

发布会后，笔者采访了周国泰。这位曾专注于我国军用、民用功能服装材料和士兵个体防护研究领域的知名专家，如今怎么又搞起了电动汽车研究呢？

从战士到大学生，再到走上总后军需装备研究所的科研之路，几十年来，周国泰在防弹装备、特种防护服装和防寒保暖材料研究等方面，取得多项成果。先后主持研制防弹背心、防弹头盔，解决了防弹材料及防弹结构体复合成型、树脂基体合成等一系列关键技术，研究成果居国际先进水平。他研制出的服装已装备军、警、法等部门，并出口美国等10余个国家。开展静电防护理论、特种防护服装研究与技术开发，研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装，装备到全国各大油田，并广泛用于石化、冶金、林业等部门。主持被服保暖材料、保暖机理和生产技术研究，合作研制成功热熔粘结絮片和PTFE防风防水透湿层压织物，广泛用于训服、防寒服、南极考察服和运动服等。创建我国服装工效研究中心和单兵防弹装备V50弹击试验室，系统开展了服装工效学研究，实现了我国防弹装备测试评价与国际接轨。曾先后获得国家科技进步一等奖3项、二等奖3项，省部级科技进步奖多项成果奖励。1999年，当选为中国工程院院士，并晋升为少将。

“这些科研成果，你们千万别说是我一个人搞成的。我们有一个研发团队，有中央领导和多个部委的关心支持，有天津市、张家港市、淄博市和一大批多学科、多领域专家的协同合作创新，才开发出超级电容。”周国泰说。

超级电容器有哪些新突破

据周国泰介绍，高能镍碳超级电容器，首先在加大材料的比表面积上实现了突破。传统电容100年前就有了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大了比表面积，使储电量大幅增加。其次，超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其功率比传统电容高得多。超级电容在结构上实现了电池和传统电容的内并，电池和电容的优点兼备。

锂离子电池，不是业界推祟的电源吗？周国泰说：“技术还不过关。”他将这种电池与超级电容做了比较。

第一、锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性，杭州、上海曾发生过电动汽车自燃事件。超级电容充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有，放在火上烧，不锈钢外壳都烧红了，电容也没爆炸。而锂离子电池一旦发生短路，就会燃烧或爆炸。

第二、锂离子电池基本是300A电流充电，时间长，一次充电要6至8小时，使用不方便。超级电容可1500A甚至3000A充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。

第三、锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次，目前很少有能达到的，即使达到了，性价比也不实用。超级电容可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万至50万次，而充放电的国家标准是5万次。在淄博的一次试验，公交车装上超级电容后，在高速路上以120公里时速行驶，一次充电跑了210公里。

1839年，苏格兰人罗伯特·安德森造出了世界上第一台“电动车”。不过它不十分成功，主要原因是，电池寿命太短，电力太小，只能挪动一个非常轻的底盘。到了19世纪后期，长效电池诞生，促进了电动车的进一步发展。19世纪80年代，人们在伦敦的大街上可以经常见到电力驱动的出租车，不过行驶距离非常短，还必须频繁地在充电站里充电。

历史进入到21世纪，随着全球能源危机的不断加深，石油资源日趋枯竭以及大气污染、全球气温变暖的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到，节能减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车成为解决这两个技术难点的最佳途径。电动汽车已成为世界各国的选择和技术竞争的一个焦点。

一些专家曾经估计，全球能源矿产资源仅够支撑不到100年；而我国的石油只能支撑国内消耗30年，煤炭最多能支撑100年。目前，在我国每年有85%的汽油和20%的柴油被汽车烧掉，汽车无疑成为能源消耗大户，能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切。如果中国的人均汽车拥有量追上美国，中国的道路上就会奔跑着6亿多辆小汽车，这一数字将超过世界其他国家汽车数量的总和，对能源的需求不言而喻，中国必将成为全球第一大油耗和石油进口国。

从能源、环境的角度审视，发展新能源汽车，是我国的必然选择。从技术的角度看，我国发展新能源汽车有自身的优势。

据相关资料显示：我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家二三十年，但在电动汽车领域，我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小，并有机会在该领域获得重要席位。这也为我国汽车工业技术实现跨越发展，提供了一次历史性的机遇。更重要的是我国还有后发优势。目前，我国电动汽车的研发已具备一定的基础，一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动汽车样车。

现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。近年来，在混合动力汽车的基础上，又派生出一种外接充电式（Plug-In）混合动力汽车，简称PHEV。目前，在全世界，电动汽车都是各大汽车集团花费巨资研发的新兴领域。

然而，制约电动汽车发展的瓶颈，就是电池。世界电动车协会主席陈清泉在2011中国长春国际汽车论坛上表示，当前我国电动汽车电池技术存在两个明显缺点。第一个就是缺乏深层次技术，比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等，在这些方面我们研发还不够，没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚。另一个是缺乏评价体系。比如电池的安全性怎样，在高温、低温环境下能否正常工作，这些都没有一个好的评价体系。

陈清泉认为，在中国这样一个人口稠密的国家，电动汽车市场潜力巨大，但与电动汽车发达国家相比，还有不小差距。所以我们必须追上发达国家电动汽车研发的步伐，从电源、集成电路、电源板块等方面进行认真研发，齐心协力把电池产业做大做强。

有资料表明，电动汽车对电池的要求很高，电池要具备高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能，循环和使用寿命要长。铅酸电池虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高性价比使其应用广泛，然而带来的是严重的环境问题。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池，但其性价比不高，含重金属，用完后回收处理难，若遗弃会对环境造成严重污染。

目前，越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池，但前面已经提到，这种电池的缺陷也十分明显。

“针对目前各种电池的缺陷，我们开发了超级电容器，并通过了天津市科委组织的成果鉴定。”周国泰说。

超级电容器老百姓用得起

有专家说，目前，几乎所有的人都认为，电动汽车是未来的发展趋势。但种种迹象表明，电动汽车离我们还比较遥远。电动自行车风靡全国，每天提几公斤重的电池上下楼，在居民小区并不鲜见。电动汽车怎么办？

为此，有学者发表文章，对电动汽车提出了种种担忧和质疑。

首先，可以说，任何电池都不环保。例如，如果现在全国有10万辆的电动汽车，到了10年后，就有10万多组报废电池，那是什么概念？一个5号电池可以污染1平方米的土地，10万个5号电池就是10万平方米，一个电动汽车的电池组相当于数十万个5号电池。有人说到时候一定会有回收的单位，但10万组能回收1万组就很不错了，除非国家到时候有强制措施。

其次，就是充电问题。想象一下自己小区停了10辆电动汽车，每个汽车插一根电线充电，这个还好，有条件的小区可以布线，可以有地下停车场，可是又有几个小区到时候还有地下停车位呢？露天的安全隐患很大，下雨怎么办，小区的小孩去摸插座和电线怎么办？

周国泰对此表示，有各种质疑和担心均属正常，科技创新，正是在质疑中前行的。他说：“在发展电动汽车过程中，各种担心是可以理解的。电池的问题卡住了电动汽车的脖子，这也是事实。”还以锂离子电池为例，成本7万元，充电2000次，按行驶100公里充电1次算，20万公里就要更换电池。再看超级电容，价格不高于锂离子电池，按充电1次行驶100公里算，可充电5万次，甚至可达10万次。超级电容回收后，对材料再激活处理后还可以使用。计算下来，综合成本要低得多，这样，老百姓也能用得起了。

有关超级电容的生产，人们可以到淄博年产100万只的生产基地去看看。生产车间只有一个地漏，那是用来打扫卫生冲水用的，整个生产过程没有污染排放。还用担心环保问题吗？

协同作战研制出超级电容器

周国泰强调，超级电容的研发，是多方支持、多领域、多学科专家协同攻关的成果。

原海军后勤部技术装备研究所研究员陈同柱说，周院士是一位军人科学家，他创建了我国军事科研的新模式和新路子。作为领军专家，他坚持军民融合发展，组织军内外有关专家联合起来，充分集成地方科研力量、技术成果，甚至将地方的资金组合起来，形成优势。这就是他的“小核心大联合”的科研创新模式。陈同柱表示，超级电容属于新能源项目，看起来是解决电动汽车动力问题，但最终是军民两用，在潜艇、航天，包括新型飞机、导弹上都可应用，解决了国防军事急需的新能源，花最少的钱，取得最大成果。

回顾周国泰的科研历程，他倡导“大科研”的思路清晰可见。多年来，他打破研究所的“高大院墙”，广泛合作，先后有十几名院士和知名专家给他当顾问，直接参与课题研究。他把研究室主任带到训练场、船上，就是为了去找科研课题。他说，你研究的防寒服装，要自己穿上到寒区部队和战士一块感受。比如，研究出舰船食品，就到船上去，颠簸后看自己能不能吃。

他说：“好舵手会用八面风。科研要兼容式发展、兼容式科研，广泛联合、协作，充分发挥各方面的力量，发扬‘两弹一星’精神！”正是这样，在“九五”期间，周国泰创造了一个不足百人的研究所获得11项全军科研重大贡献奖的奇迹。

关于获得多方面支持和合作，周国泰讲了一个故事。

一次，周国泰向有关中央领导汇报，讲超级电容在电动汽车上的应用，从起步、上坡、提速，说到充电速度如何快等，讲得头头是道。这位领导说，我不听你讲，把车开来看看。

于是，周国泰把车开来，领导坐了一圈，给予肯定：好！并详细过问还有什么困难。这件事发生在2010年。

超级电容研发，像许多创新成果一样，最初从实验室做起，始于2008年。

怎么想到了研发超级电容呢？还是源于全球能源紧缺。

在这样的氛围下，周国泰组织起创新团队。他注意到，有人在传统电池上做文章，力求技术新突破。传统电池，是电能变成化学能，再转变成电能。而传统电容，是做大比表面积，通过研发各种物质材料，用增加比表面积的办法，来提高电容的性能。比表面积最大的材料是活性碳。周国泰及其团队在传统电池和传统电容之间，选择了一条科研的“中间路线”。

科技创新，往往是在不经意间，又往往是在科研思路上取胜。有成就的科学家，首先是在科研思路和方法上与众不同，从而获得科学突破。周国泰就是这样的科学家。在近4年的时间里，他带领科研团队，日夜苦干，四处奔波。为此，4年间，周国泰两次病倒住院。

这里难以记述周国泰和研发团队更多的创新故事。不过，在近4年的时间里，他和研发团队终于获得了新成果：高能镍碳超级电容在天津市科委组织的成果鉴定会上，获得很高的评价。

采访周国泰院士，他不愿讲自己“过五关斩六将”的故事，而是不断地谈超级电容研发获得方方面面的大力支持和研发中的大团队协同。他说，这是事实，没有步调一致、协同攻关，超级电容是搞不出来的。

例如，做实验急需资金，张家港市委书记黄钦、市长徐美健得知后，当即拍板：“资金一周内到位。”徐美健说：“这是国家的大事、民族的大事，即使失败了，我们也愿意交这个学费！”

超级电容中试，也需要投入一笔资金，建中试生产线，淄博市委书记刘慧晏、市长周清利当即决定：“中试生产线建在淄博，年产100万块，投资一周内到位。”周清利说：“实现零排放，还百姓一片蓝天是我们的责任，一定要干到底。”不仅如此，市科技局局长周元军就住在厂里，中试生产线高质量、高标准，以最快的速度建成。

周国泰还讲了几件他难忘的事。

超级电容要在汽车上做试验。那是一个冬天，北京出奇地冷。周元军带着汽车，大汽车上驮着小汽车，一路从淄博赶到北京，下了车双手冰凉，身体发抖。几位穿工作服的随行人员，忙着装车、卸车。旁人不知道，这几位都是山东理工大学著名的教授。

超级电容做汽车发动机试验，涉及到天津军交实验室、天津无线电18所、汽研中心等多家单位、多位科研人员，大家一呼百应。一项试验要求5天完成，天津军交学院院长犹如战场下命令：“5天完成，只能提前。”

尤其是天津市委张高丽书记，在不到一年的时间里多次召开会议协调和讨论此项目。分管工业的副市长王治平召开二十余次专门会议协调政府有关部门。天津市有关企业联合攻关，科委领导多次来试验室，具体指导项目的进程。他们心中装的是环境，装的是百姓，装的是还中国一片蔚蓝的天！

周国泰说：“我不是汽车专业的，超级电容要用在汽车上，如果没有这样的大力支持、协同攻关、良好的合作，是根本不可能的！”又说起为研发超级电容，周国泰不到4年两次住院。有人不解：院士也当了，将军的衔也授了，功成名就了，何必再“拼命”呢？

周国泰说：“节能减排，在哥本哈根会议上，温总理有承诺：还老百姓一片蓝天。作为科技工作者，我有一份责任！”

采访结束后，笔者还回味着这句话。