许多驾车者在加速超越丰田普锐斯或其他环保汽车后，都会得意地偷笑。但丰田及其环保盟友或许可以笑到最后，因为他们在超级电容器技术方面取得了令人鼓舞的新进展，有望在未来某一天让混合动力汽车占据主导地位。
这种由电力和汽油混合驱动的汽车迄今为止取得的最大胜利，是在几周前，一辆配备超级电容器的丰田 Supra HV-R 双门跑车成为首辆在日本十胜国际赛道举行的24小时耐力赛中获胜的混合动力汽车。这辆混合动力 Supra 完成了 5.1 公里（约 3 英里）的赛道 616 圈，比第二名非混合动力的日产 Fairlady Z 多了 19 圈。“获胜的丰田能够更快地释放能量，加速更快，并且更有效地利用制动发电，”研究咨询公司 Strategy Analytics 的分析师、最近一项研究的作者凯文·马克说，该研究探讨了超级电容器在混合动力汽车中补充甚至取代电池的潜力。“大型混合动力汽车电池组的日子可能屈指可数了，”他补充道。
他说，原因在于：电容器技术将能量储存在一对紧密间隔的导体之间的电场中。超级电容器，也称为超级电容器，是一种电化学电容器，其能量密度高于普通电容器，这使其有可能更适合混合动力汽车。
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超级电容器通过物理分离正负电荷来储存电力。电池使用有毒化学物质储存能量，并且其有效性会随着时间的推移而降低。此外，回收电池中的重金属是一项艰巨的任务。另一方面，马克说，电容器是由更小的细碳纳米管制成的。
超级电容器的一个主要优点是，它们能够有效地从再生制动系统中捕获电力，并提供电力来为汽车的加速提供动力。马克说，超级电容器不仅比电池充电更快，而且释放能量也更快。
它们的一个缺点是，这种技术无法像电池那样储存那么多能量。但十胜赛证明，超级电容器可以与小型电池结合使用，更广泛地用于混合动力汽车。“由于不需要化学物质，电容器可以更轻，从而使混合动力汽车制造商能够进一步提高燃油经济性并降低成本，”马克说。“低重量将使混合动力动力系统更容易用于紧凑型汽车细分市场，自 1997 年以来在 Honda 和 Mazda 概念车上已经看到了这一点。”
然而，大多数汽车公司对锂离子电池的进步比对超级电容器的发展更感兴趣。本月早些时候，通用汽车公司与 A123Systems 签署了一项协议，为汽车开发其纳米磷酸锂离子电池技术。A123Systems 的电池目前主要用于无绳电动工具。丰田普锐斯和福特翼虎等混合动力汽车使用镍氢电池，这种电池比锂离子系统更大，后者可以在更小的空间内存储更多的电力。首批 A123 汽车电池预计将在 10 月份准备好供通用汽车测试，该公司计划在 2010 年底之前将其下一代电动汽车推向市场。
亚利桑那大学电气和计算机工程教授奥尔吉尔德·帕卢辛斯基说，过去电容器在与电池的竞争中不占优势，因为它们没有提供更高的能量密度。帕卢辛斯基认为，能量密度甚至比存储容量更能衡量电源的有效性。“你可能拥有非常高的电荷存储量，但电压却非常低，”他指出。
亚利桑那大学（包括帕卢辛斯基）的研究人员一直在开发一种新的电容器技术，旨在为混合动力汽车提供两全其美的优势：将机械能快速转换为电能并储存能量的能力，以及快速充电和放电能量以帮助汽车加速或制动。
这种新设备称为数字化储能装置 (DESD)，其电容与体积之比比同等尺寸的传统平行板电容器大 10,000 多倍。研究人员通过使用多孔膜作为模板平台来制造 DESD 电容器。这些膜的孔径范围为 15 纳米到 1 微米，每平方厘米（0.16 平方英寸）的孔密度为 1000 万到 100 万亿个孔。帕卢辛斯基说，DESD 将能够提供每克（0.35 盎司）130 焦耳的能量，并补充说，化学电池提供约每克 100 焦耳的能量。然而，锂离子电池可以提供高达每克 600 焦耳的能量。
帕卢辛斯基设想，有一天 DESD 将取代汽车中的电池，尽管目前没有汽车制造商正在使用他和他的同事开发的技术。DESD 技术的近期部署更有可能用于为要求不高得多的东西供电，例如用于检测警报和照明系统的运动的传感器。
位于密歇根州安娜堡的汽车研究中心替代燃料分析师布雷特·史密斯说，尽管丰田在超级电容器方面取得了成功，但近年来大多数汽车制造商都专注于更轻、更稳定的锂离子电池的新发展。
史密斯说：“从笔记本电脑中使用的锂电池类型转向纳米磷酸锂离子电池，可能正是该行业所需要的发明或范式转变。”“现在的挑战是他们能否降低成本。”这正是可能最终决定超级电容器在混合动力汽车中使用命运的关键问题。