超級電容器產(chǎn)業(yè)化腳步加快?市場(chǎng)前景廣闊
超級電容器作為一種新型儲能裝置,具有顯著(zhù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢,可以在某些領(lǐng)域取代傳統蓄電池,在節能環(huán)保日益成為主題的今天,它的應用越來(lái)越引起世界各國的重視。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/89201.htm超級電容器產(chǎn)業(yè)化受到各國重視
● 美國、日本、俄羅斯、瑞士、韓國、法國的一些公司憑借多年的研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)積累,目前處于領(lǐng)先地位
● 國內從事大容量超級電容器研發(fā)的廠(chǎng)家共有50多家,能夠批量生產(chǎn)并達到實(shí)用化水平的廠(chǎng)家只有10多家
在超級電容器的產(chǎn)業(yè)化方面,美國、日本、俄羅斯、瑞士、韓國、法國的一些公司憑借多年的研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)積累,目前處于領(lǐng)先地位。如美國的Maxwel,日本的Nec、松下、Tokin和俄羅斯的Econd公司等,這些公司目前占據著(zhù)全球大部分市場(chǎng)。國外主要的生產(chǎn)企業(yè)有:美國的Maxwell公司,俄羅斯的Econd公司、Elit公司,日本的Elna公司、Panasonic公司、Nec-Tokin公司,韓國的Ness公司、Korchip公司、Nuintek公司等。
美國、日本、韓國等國家一直致力于開(kāi)發(fā)高比功率和高比能量的超級電容器。在超級電容器的研究中,許多工作都是開(kāi)發(fā)在各種電解液中有較高比能量的電極材料。目前應用于超級電容器的材料主要有碳基材料、金屬氧化物及水合物材料和導電聚合物材料三種。
國外研究超級電容器起步較早,技術(shù)相對比較成熟。它們均把超級電容器項目作為國家級的重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)項目,提出了近期和中長(cháng)期發(fā)展計劃。俄羅斯的Esma公司是生產(chǎn)無(wú)機混合型超級電容器的代表,然而,Esma公司目前還沒(méi)有形成規模生產(chǎn)能力。此外,俄羅斯的Elit公司、法國的Saft公司、美國的Cooper公司、日本的Nec公司和松下公司也投入巨大資金對大容量超級電容器進(jìn)行規?;a(chǎn)的研究。
2007年,全球紐扣型超級電容器產(chǎn)業(yè)規模為10.2億美元,卷繞型和大型超級電容器產(chǎn)業(yè)規模為34.8億美元,超級電容器產(chǎn)業(yè)總規模為45億美元,同比增長(cháng)45%;預計2008年全球紐扣型超級電容器產(chǎn)業(yè)規模為15.3億美元,卷繞型和大型超級電容器產(chǎn)業(yè)規模為52.2億美元,超級電容器產(chǎn)業(yè)總規模為67.5億美元,同比增長(cháng)50%。
近年來(lái),由于看好這一領(lǐng)域廣闊的應用前景,中國一些公司也開(kāi)始積極涉足這一產(chǎn)業(yè),并已經(jīng)具備了一定的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)化能力。
國內從事大容量超級電容器研發(fā)的廠(chǎng)家共有50多家,然而,能夠批量生產(chǎn)并達到實(shí)用化水平的廠(chǎng)家只有10多家。上海奧威科技開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)的“車(chē)用超級電容器”,在技術(shù)水平上較為先進(jìn)。通過(guò)與國外廠(chǎng)商產(chǎn)品對比,奧威產(chǎn)品與國外同類(lèi)產(chǎn)品的電性能和物理性能較為接近,某些性能已經(jīng)超過(guò)了國外同類(lèi)產(chǎn)品??傮w上看,該公司的產(chǎn)品已達到了同類(lèi)產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。
目前,國內廠(chǎng)商大多生產(chǎn)液體雙電層電容器,重要企業(yè)有錦州富辰公司、北京集星公司、上海奧威公司等十多家。錦州富辰公司是國內最大的超級電容器專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng),主要生產(chǎn)紐扣型和卷繞型超級電容器。北京集星公司可生產(chǎn)卷繞型和大型電容器。據稱(chēng),國產(chǎn)超級電容器已占有中國市場(chǎng)60%-70%的份額。
除此之外,國內也有其他數家超級電容器供應商,如哈爾濱巨容新能源公司等等,這些公司均是近兩年成立,并在各自擅長(cháng)的領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)或產(chǎn)品市場(chǎng)推廣工作。同時(shí),國內的江西、江蘇、河南、陜西和天津等省市也紛紛出臺相關(guān)政策,支持本省市企業(yè)積極進(jìn)軍超級電容器這種新興的儲能元件市場(chǎng),如中國電子元器件百強之一的江西信達電子公司也正在尋求合作伙伴,以期共同進(jìn)行超級電容器的生產(chǎn)。
2005年,中國超級電容器產(chǎn)業(yè)總規模達到3.9億元,較2004年的2.48億元增長(cháng)57.2%,其中,紐扣型超級電容器為4000萬(wàn)元,卷繞型和大型超級電容器為3.5億元;2006年產(chǎn)業(yè)總規模達到5.7億元,增速高達46.2%,其中,紐扣型超級電容器市場(chǎng)規模為9000萬(wàn)元,卷繞型和大型超級電容器為4.8億元;2007年產(chǎn)業(yè)總規模達到8.6億元,增速高達50%,其中,紐扣型超級電容器市場(chǎng)規模為1.4億元,卷繞型和大型超級電容器為7.2億元;預計2008年產(chǎn)業(yè)總規??蛇_13.3億元,增速可達55%,其中,紐扣型超級電容器市場(chǎng)規??蛇_2.1億元,卷繞型和大型超級電容器市場(chǎng)規??蛇_11.2億元。
由于新興公司不斷涌現,超級電容器在國內的大規模應用也漸行漸近。國內供應商正積極地從不同角度來(lái)應對規模應用所面臨的問(wèn)題。
提高產(chǎn)品的安全性也為供應商所重視。特別是在大功率應用方面,國內某家超級電容器公司的高層指出,在安全性問(wèn)題上,超級電容器雖然可能發(fā)生內部短路,但他指出,只要每個(gè)超級電容器都配備電路管理系統,就可及時(shí)發(fā)現問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題。
在克服大功率應用超級電容器一次性投入成本較高的問(wèn)題上,國內供應商也在提高其性?xún)r(jià)比方面積極努力。以鉛酸蓄電池為例,目前一般可充放電5000次,但超級電容器理論上的充放電次數可達數萬(wàn)次乃至數十萬(wàn)次,就實(shí)際水平而言,國內廠(chǎng)商中上海奧威科技的超級電容器已經(jīng)可以實(shí)現充放電20000次。這樣一來(lái),如果超級電容器在使用壽命上是蓄電池的4-5倍,而價(jià)格卻僅為其3倍左右的話(huà),就可以體現出更具競爭優(yōu)勢的性?xún)r(jià)比來(lái)。
市場(chǎng)需求有巨大潛力
● 由于超級電容器具有充放電速度快、對環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),有希望成為本世紀新型的綠色能源
● 目前中國市場(chǎng)的年需求量可達2150萬(wàn)只,約1.2億瓦時(shí),且每年都在以約50%的速度增長(cháng)
21世紀,隨著(zhù)全球氣候變暖,資源缺乏,全世界各個(gè)國家和地區都在研發(fā)新的綠色環(huán)保型能源,而超級電容器生產(chǎn)所用的材料普遍為綠色環(huán)保。因此,超級電容器作為本世紀重點(diǎn)發(fā)展的新型儲能產(chǎn)品之一,正在為越來(lái)越多的國家和企業(yè)爭相研制和生產(chǎn)。10年前,超級電容器每年只能賣(mài)出去很少的數量,而且價(jià)格很貴,大約1美元-2美元/法拉,現在,超級電容器已經(jīng)作為標準產(chǎn)品大批量供應市場(chǎng),價(jià)格也大大降低,平均0.01美元-0.02美元/法拉。
高端的多功能三相電能表由于數據存儲量大于普通電能表,而傳統的鋰電池會(huì )出現沒(méi)電的狀況,從而導致了超級電容器在電能表上的應用。同時(shí),隨著(zhù)需要存儲與備份的重要數據的增加,最早采用0.1F的電容就能完成數據存儲的任務(wù),如今已需要0.22F或0.33F才能完成,一只表上甚至要用到3~4只超級電容器。由此可以看出,儀表行業(yè)的新發(fā)展有力促進(jìn)了超級電容器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
由于超級電容器具有充放電速度快、對環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),有希望成為本世紀新型的綠色能源。因此,由于受需求和利潤的驅使,中國廠(chǎng)商紛紛推出產(chǎn)能擴張項目,產(chǎn)品也更加全面,產(chǎn)能正節節攀升。即使如此,由于目前國內能規模生產(chǎn)的廠(chǎng)家較少,國內年供應量不到500萬(wàn)只,這樣的生產(chǎn)規模遠遠無(wú)法滿(mǎn)足國內市場(chǎng)的需求,所以國內大多數用戶(hù)還是通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足需要。在市場(chǎng)需求迅速增長(cháng)的強力推動(dòng)下,國內現有的超級電容器生產(chǎn)企業(yè)正積極融資擴產(chǎn),國際超級電容器生產(chǎn)大鱷也把戰略投資的目光鎖定中國,而相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)(如鋁電解電容器生產(chǎn)企業(yè))也正躍躍欲試準備介入這一新興市場(chǎng)。目前在廣東、深圳有數十家代理商在經(jīng)銷(xiāo)國外品牌的超級電容器,而同樣規格指標要求的國外電容器的價(jià)格平均要高出國內價(jià)格的2/3左右,國內不能批量生產(chǎn)的型號其價(jià)格更是高得離奇。
在紐扣型超級電容器市場(chǎng)中,海外產(chǎn)品幾乎占據了90%以上的份額,競爭異常激烈。中國廠(chǎng)商正采取替代手段,利用低價(jià)策略(約為國外產(chǎn)品的40%—60%)、快速供貨、完善銷(xiāo)售布局、對中國終端應用市場(chǎng)更加熟悉、技術(shù)支持與服務(wù)優(yōu)于國際品牌等各種優(yōu)勢來(lái)爭奪市場(chǎng)。目前在卷繞型和大型超級電容器方面,中國產(chǎn)品的技術(shù)水平與國際接近,市場(chǎng)份額較為理想。
業(yè)內專(zhuān)家預測,目前中國市場(chǎng)的年需求量可達2150萬(wàn)只,約1.2億瓦時(shí),且每年都在以約50%的速度增長(cháng);整個(gè)亞太地區的年需求量超過(guò)9000萬(wàn)只,約5.4億瓦時(shí),增長(cháng)速度約為90%;全球的年需求量約為2億只,約12億瓦時(shí),增長(cháng)速度約為160%。由此可知,市場(chǎng)前景非常廣闊。美國市場(chǎng)研究公司Frost&Sullivan發(fā)布的一份報告預計,2002年到2009年之間,全球超級電容器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和銷(xiāo)售收入這兩項數據將分別以157%和49%的年復合增長(cháng)率保持高速增長(cháng)。目前,超級電容器占世界能量?jì)Υ嫜b置(包括電池、電容器)的市場(chǎng)份額不足1%,在我國所占市場(chǎng)份額約為0.5%,因此超級電容器存在著(zhù)巨大的市場(chǎng)潛力。
新技術(shù)應用嶄露頭角
● 超級電容器在需要更高效更可靠電源的新技術(shù)領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角
● 超級電容器在混合能源汽車(chē)尤其是電動(dòng)客車(chē)中的作用尤為巨大
正因為超級電容器的許多顯著(zhù)優(yōu)勢,在汽車(chē)(特別是電動(dòng)汽車(chē)、混合燃料汽車(chē)和特殊載重車(chē)輛)、電力、鐵路、通信、國防、消費性電子產(chǎn)品等方面有著(zhù)巨大的應用價(jià)值和市場(chǎng)潛力,因而被世界各國所廣泛關(guān)注。
電能和燃油的緊缺使人們開(kāi)始尋找更多的替代能源,作為目前替代能源應用領(lǐng)域的一個(gè)極佳的技術(shù)解決方案,超級電容器在需要更高效更可靠電源的新技術(shù)領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角。
超級電容器存儲的能量在電動(dòng)汽車(chē)中主要可以通過(guò)三種方式來(lái)使用:1.它能夠向汽車(chē)電氣系統饋電,減輕車(chē)載發(fā)電機的負擔;2.起純粹的增強作用,也就是說(shuō),在換擋時(shí),增大電動(dòng)機的扭矩,提高加速度;3.啟動(dòng)輔助,使電動(dòng)機從某個(gè)固定的狀態(tài)啟動(dòng)加速汽車(chē)。這在某些需要反復啟停的特殊操作中能夠大大節省能源。
超級電容器在混合能源汽車(chē)中所起的作用是十分重要的。隨著(zhù)能源價(jià)格的不斷上漲,以及歐洲汽車(chē)制造商承諾在1995年到2008年之間將汽車(chē)CO2
的排放量減少25%,所有這些都大大促進(jìn)了混合能源技術(shù)的發(fā)展。寶馬、奔馳和通用汽車(chē)公司已經(jīng)結成了一個(gè)全球聯(lián)盟,共同研發(fā)混合能源技術(shù)。新技術(shù)中有很多應用將使用替代能源。例如太陽(yáng)能、風(fēng)能或者燃料電池。但是由于能量來(lái)源本身的特性,決定了這些發(fā)電的方式往往具有不均勻性,電能輸出容易發(fā)生變化。隨著(zhù)風(fēng)力和太陽(yáng)光強度的變化,這些能源產(chǎn)生的電能輸出也會(huì )發(fā)生相應的變化。這就需要使用一種緩沖器來(lái)存儲能量。
在上述使用替代能源技術(shù)的汽車(chē)中,超級電容器是一種新型的關(guān)鍵部件。在采用燃料電池供電的汽車(chē)中,如果結合使用超級電容器,那么燃料電池就可以滿(mǎn)足持續供電需求,而不僅僅是峰值供電。除了能夠滿(mǎn)足峰值供電的需求外,超級電容器還具有其他元件無(wú)法比擬的響應時(shí)間。將超級電容器的強大性能和燃料電池結合起來(lái),可以得到尺寸更小、重量更輕、價(jià)格更低廉的燃料電池系統。
超級電容器還可以與氫燃料電池完美結合,使正處于研發(fā)階段的氫燃料電池能夠應用于多個(gè)領(lǐng)域。氫燃料電池與風(fēng)能或太陽(yáng)能不同,只要有氫燃料,它就能夠持續輸出穩定的電能。然而,在某些應用場(chǎng)合,對能量的需求隨著(zhù)時(shí)間的變化有很大不同。汽車(chē)就是一個(gè)直接的例子,因為它們在加速過(guò)程中需要的能量比勻速行駛時(shí)要高得多。如果沒(méi)有能量存儲器,氫燃料電池就要做得很大,以滿(mǎn)足最高的峰值能量需求,其成本就會(huì )大得無(wú)法忍受。通過(guò)將過(guò)剩的能量存儲在能量存儲器中,就可以在短時(shí)間內通過(guò)存儲器提供所需的峰值能量。
超級電容器在電動(dòng)客車(chē)中的作用尤為巨大。鑒于無(wú)軌電車(chē)架空線(xiàn)的“視覺(jué)污染”以及“機動(dòng)性差”、“規劃困難”三大難題,致使無(wú)軌電車(chē)在我國日益遭遇冷落,一些城市相繼實(shí)施“電改汽工程”,縮減電車(chē)規模,有的則干脆將線(xiàn)網(wǎng)拆除。但由于石油緊張和汽車(chē)尾氣排放帶來(lái)的能源危機和環(huán)境污染問(wèn)題日益凸現,使用汽車(chē)也非理想選擇,致使城市公共交通的發(fā)展陷入了兩難的尷尬境地。
而超級電容公交電車(chē)的出現,有效解決了這一難題。超級電容器已成為改善傳統電車(chē)缺陷,發(fā)揮其零排放、節能、低成本、低噪音等優(yōu)點(diǎn)的一種先進(jìn)的儲能裝置。超級電容公交電車(chē)是以超級電容器為動(dòng)力電源的新型節能電車(chē),車(chē)輛保持了無(wú)軌電車(chē)的優(yōu)點(diǎn),沒(méi)有任何排放,同時(shí)無(wú)軌無(wú)線(xiàn),完全滿(mǎn)足了現代化綠色環(huán)保公交的需要。
新能源汽車(chē)是全球汽車(chē)行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域,超級電容是其要害部件。盡管超級電容誕生的時(shí)間不長(cháng),國際上對這項新技術(shù)的研究還處于探索階段,關(guān)鍵性能指標還有待進(jìn)一步提升。然而,我國卻在超級電容公交電車(chē)的應用方面領(lǐng)先一步。
2006年8月28日,上海11路超級電容公交電車(chē),即“上??萍嫉巧叫袆?dòng)計劃超級電容公交電車(chē)示范線(xiàn)”投入運營(yíng),在實(shí)際應用領(lǐng)域走在了世界前列。該車(chē)采用上海奧威科技公司開(kāi)發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權的超級電容器。因此,國產(chǎn)超級電容器受到了國內外同行的廣泛關(guān)注。
運營(yíng)中的超級電容客車(chē),整體布局與申沃柴油客車(chē)基本相同。駕駛操作區的儀表臺也與普通客車(chē)沒(méi)什么差別,只是儀表臺正中的一塊液晶顯示屏,顯示出此車(chē)的與眾不同。該車(chē)單車(chē)實(shí)際耗電每公里0.88千瓦時(shí),比普通無(wú)軌電車(chē)節能60%,比設計標準節能20%。每百公里收益比普通電車(chē)提高70%,經(jīng)濟效益大大高于燃油客車(chē)。這種零排放且沒(méi)有像鉛酸蓄電池那樣對環(huán)境造成二次污染的新能源客車(chē),前景十分看好。
盡管目前超級電容客車(chē)價(jià)格比普通公交車(chē)高一些,但隨著(zhù)應用范圍的逐步擴大,工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),生產(chǎn)成本的日益減少,進(jìn)入大規模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段后,價(jià)格還可以大幅度下降。再者,還可以對該車(chē)的重量、體積、底盤(pán)結構以及各關(guān)鍵部件的匹配進(jìn)行系統優(yōu)化,從而進(jìn)一步降低單車(chē)成本。由此可以預言,為期不久,質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新能源客車(chē)一定能夠迅速普及。而且,隨著(zhù)技術(shù)的不斷改進(jìn)和日趨成熟,綠色環(huán)保的新能源轎車(chē)和新能源貨車(chē)也會(huì )大批涌現,多種類(lèi)大批量的電動(dòng)車(chē)輛必將在中國大地及世界各地承載希望駛向未來(lái),超級電容器也必將具有更加廣闊遠大的市場(chǎng)前景。
新型儲能裝置具有超級儲電能力
● 超級電容具有電阻很小、壽命超長(cháng)、安全可靠?jì)δ芫薮?、充電快速的特點(diǎn)
● EEStor開(kāi)發(fā)的超級電容器,存儲能量的能力大大提高
超級電容器有多方面優(yōu)勢
超級電容器又稱(chēng)超大容量電容器、金電容、黃金電容、儲能電容、法拉電容、電化學(xué)電容器或雙電層電容器(英文名稱(chēng)為EDLC,即ElectricDoubleLayerCapacitors),是靠極化電解液來(lái)儲存電能的新型電化學(xué)裝置。它具有電阻很小、壽命超長(cháng)、安全可靠、儲能巨大、充電快速的特點(diǎn)。它是近十幾年隨著(zhù)材料科學(xué)的突破而出現的新型功率型儲能元件,其批量生產(chǎn)不過(guò)幾年時(shí)間。世界著(zhù)名科技期刊美國《探索》雜志2007年1月號,將超級電容器列為2006年世界七大技術(shù)發(fā)現之一,認為超級電容器是能量?jì)Υ骖I(lǐng)域的一項革命性發(fā)展,并將在某些領(lǐng)域取代傳統蓄電池。
超級電容之所以有巨大的電容量,是由于電容是以將電荷分割開(kāi)來(lái)的方式儲存能量的。儲存電荷的面積越大,電荷被隔離的距離越小,電容量越大。超級電容是從多孔碳基電極材料得到其儲存電荷面積的,這種材料的多孔結構使它每克重量的表面積可達2000平方米。而超級電容中電荷分隔的距離是由電解質(zhì)中的離子大小決定的,其值小于10埃。巨大的表面積加上電荷之間非常小的距離,使得超級電容有很大的電容量。一個(gè)超級電容單位的電容值,可以從一法拉至幾千法拉。
超級電容作為一種新型儲能裝置,具有超級儲電能力。在儲能機理上,它是高度可逆的,壽命很長(cháng),可以千萬(wàn)次反復地沖、放電,而且具有很大的電流,此外具有很寬的電壓范圍和工作溫度范圍。它兼具傳統電容器的大電流快速充放電特性與電池的儲能特性,填補了普通電容器與電池之間比能量與比功率的空白,其放電比功率較蓄電池高近十倍,彌補了鋁電解電容和可充電電池之間的技術(shù)缺口,同時(shí)又克服了兩者的缺陷,既具有電池的能量貯存特性,又具有電容器的功率特性,它比傳統電解電容器的能量密度高上千倍,可達1000W/kg數量級,而漏電流小數千倍。它具有高至數千法拉甚至上萬(wàn)法拉的超大電容量,儲電能量大、時(shí)間長(cháng);能夠瞬間釋放數百至數千安培電流,大電流放電甚至短路也不會(huì )對其有任何影響;可充放電10萬(wàn)次以上而不需要任何維護和保養,壽命長(cháng)達十年以上。它可用于以極大電流瞬間放電的工作狀態(tài),而不易產(chǎn)生發(fā)熱著(zhù)火等現象;充電時(shí)間很短,可在幾秒之內完成,是一種理想的大功率二次電源。它可在極低溫等極端惡劣的環(huán)境中使用,并且無(wú)環(huán)境污染,具有安全可靠、適用范圍寬、綠色環(huán)保、易維護等特點(diǎn),是改善和解決電能動(dòng)力應用的突破性元器件。
新材料催生高端新產(chǎn)品
從結構上看,超級電容器主要由電極、電解質(zhì)、隔膜、端板、引線(xiàn)和封裝材料組成,其中電極、電解質(zhì)和隔膜的組成和質(zhì)量對超級電容器的性能起著(zhù)決定性的影響,采用何種電極板和電解質(zhì)材料將基本決定最終產(chǎn)品的類(lèi)型與特性。
2007年1月16日,美國得克薩斯州一家研制電動(dòng)汽車(chē)儲能裝置,名為EEStor的公司打破沉默,對外宣告了他們“里程碑”式的成果:他們的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)由獨立的第三方分析驗收,其產(chǎn)品的關(guān)鍵物質(zhì)鋇鈦酸鹽粉末已經(jīng)完成了最初的純化,純度達到了99.9994%。
這一技術(shù)一旦進(jìn)入成熟的工業(yè)生產(chǎn),他們所研制的新型超級電容器動(dòng)力系統將替代包括從電動(dòng)汽車(chē)到筆記本電腦的一切電化學(xué)電池。人們最初懷疑EEStor公司這一成果的可信度,但現在看來(lái),他們還真不太像是在“吹牛”。按照2006年4月發(fā)表的專(zhuān)利,EEStor這種能量存儲裝置是用陶瓷粉末涂在鋁氧化物和玻璃的表面。從技術(shù)上說(shuō),它并不是電池,而是一種超級電容器,它在5分鐘內充的電能可以讓一個(gè)電動(dòng)車(chē)走500英里,電費只有9美元。而燒汽油的內燃機車(chē)走相同里程則要花費60美元。
與傳統的電化學(xué)電池相比,超級電容器有很多好處。它可以無(wú)限制地接受無(wú)數次放電和充電,換句話(huà)說(shuō),超級電容器沒(méi)有“記憶”。但是,一般的超級電容器也有其弱點(diǎn),就是能量存儲率有限,今天市場(chǎng)上的高端超級電容器每0.4536千克的存儲能量只有鋰電池的1/25。
而EEStor開(kāi)發(fā)的超級電容器,由于鋇鈦酸鹽有足夠的純度,存儲能量的能力大大提高。EEStor公司負責人聲稱(chēng),該超級電容器每公斤所存儲的能量可達0.28千瓦時(shí),相比之下,每公斤鋰電池是0.12千瓦時(shí),鉛酸電池只有0.032千瓦時(shí),這就讓超級電容器有了可用在從電動(dòng)車(chē)、起搏器到現代化武器等多種領(lǐng)域的可能。好的鉛酸電池能充電500~700次,而根據EEStor的聲明,新的超級電容器可反復充電100萬(wàn)次以上,也不會(huì )出現材料降解問(wèn)題。而且,由于它不是化學(xué)電池,而是一種固體狀態(tài)的能量?jì)Υ嫦到y,不會(huì )出現鋰電池那種過(guò)熱甚至爆炸的危險,沒(méi)有安全隱患。
有評論說(shuō),這一發(fā)明的意義相當重大,該突破不僅從根本上改變了電動(dòng)車(chē)在交通運輸中的位置,也將改進(jìn)諸如風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性能源的利用性能,增進(jìn)了電網(wǎng)的效率和穩定性,滿(mǎn)足人們能源安全的需求,減少對石油的依賴(lài)。顯然,該突破也對下一代鋰電池的研制者造成威脅。EEStor公司負責人暗示,他們的技術(shù)不僅適用于小型旅客電動(dòng)車(chē),還可能取代220500瓦的大型汽車(chē)。
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超級電容器的工藝及結構
超級電容器在結構上與電解電容器非常相似,它們的主要區別在于電極材料。早期的超級電容器的電極采用碳,碳電極材料的表面積很大,電容的大小取決于表面積和電極的距離,這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離,使超級電容器的容值可以非常大,大多數超級電容器可以做到法拉級,一般情況下容值范圍可達1-5000F。
超級電容器通常包含雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔離物四個(gè)部件。超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結構獲得超大的電容量的。在超級電容器中,采用活性炭材料制作成多孔電極,同時(shí)在相對的兩個(gè)多孔炭電極之間充填電解質(zhì)溶液,當在兩端施加電壓時(shí),相對的多孔電極上分別聚集正負電子,而電解質(zhì)溶液中的正負離子將由于電場(chǎng)作用分別聚集到與正負極板相對的界面上,從而形成雙集電層。超級電容器的工藝流程為:配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測→包裝。
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