福曼特尔汽车张存满教授课题组联合通用汽车全球研发中心Mei Cai博士课题组近期在《Energy & Environmental Science》（Energy Environ. Sci., 2016,9, 102-106, IF=20.523）发表论文《 Nitrogen-doped activated carbon for a high energy hybrid supercapacitor》。我院李冰副教授为论文第一作者，张存满教授与Mei Cai博士为论文的共同通讯作者。本项目得到中国博士后国际交流项目和同济大学-通用汽车全球研发中心联合项目的资助。
超级电容器和锂离子电池是目前受关注度最高、应用前景最好的两类电化学储能技术。超级电容器具有很高的功率密度（可达10 kW/kg以上）和超长的循环寿命（通常10万次以上），但其能量密度很低（通常低于10 Wh/kg）；锂离子电池具有很高的能量密度（目前产品可达100-200 Wh /kg），但其功率密度较低（通常低于1000 W/kg）且循环寿命较短（通常低于2000次）。功率密度的高低通常对应着充电时间的长短，功率密度越高，充电时间越短。作为车用动力储能系统和电网储能系统的实际应用而言，通常希望储能电池既具有高的能量密度又具有高的功率密度，而且还兼具长的循环寿命。相比超级电容器，锂离子电池唯一的优势是具有高能量密度，如果把锂离子电池的储能原理融入超级电容器中，就有可能寻找到最完美的解决方案。
该论文以自主研发的氮掺杂超级活性炭作为混合电容器的正极材料，以自主研发的硅炭材料作为混合电容器负极材料，创新性地研发出高能量密度的锂离子超级电容器。该氮掺杂活性炭正极材料在高能量混合电容器中起着决定性作用，课题组利用农业废弃物的玉米芯作为前驱体，以氨气作为氮源，制得比表面积高达 2800 m2/g以上的氮掺杂活性炭。该新型混合超电容器在1747 W/kg功率密度下，能量密度高达230 Wh/kg（基于活性材料计算），而在141 Wh/kg能量密度（基于活性材料计算）下，其功率密度可高达30 kW/kg，其循环寿命达到8000次以上。该研究成果为研发下一代高性能储能技术提供了新的科学视角，可能具有巨大的商业化应用潜力。
