超級電容電池

超級電容電池又叫黃金電容、法拉電容，它通過極化電解質(zhì)來儲能，屬于雙層電容的一種。由于其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，因此這種儲能過程是可逆的，正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容一般使用活性碳電極材料，具有吸附面積大，靜電儲存多的特點，在新能源汽車中有廣泛使用。超級電容電池的特點充電速度快，只要充電幾十秒到幾分鐘就可達到其額定容量的95%以上；而現(xiàn)在使用面積最大的鉛酸電池充電通常需要幾個小時。循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達50萬次，如果對超級電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達68年如果相應地和鉛酸電池比較，它的使用壽命可達68年，且沒有“記憶效應”。大電流放電能力超強，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率鼻90%；功率密度高，可達300W/kg~5000W/kg，相當于普通電池的數(shù)十倍；比能量大大提高，鉛酸電池一般只能達到0.02kWh/kg，而超級電容電池目前研發(fā)已可達10kWh/kg，產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路， 安全系數(shù)高，長期使用免維護；超低溫特性好，使用環(huán)境溫度范圍寬達-40°C?+70°C；檢測方便，剩余電量可直接讀出；單體容量范圍通常0.1F—1000F。超級電容電池的市場前景與投資超級電容器產(chǎn)品雖然問世不久，但由于它具有特殊的優(yōu)點，已在許多領(lǐng)域中獲得了應用，其前景可以認為是非常廣闊。

根據(jù)總部位于北京的新興產(chǎn)業(yè)調(diào)研機構(gòu)力勤資訊最新的研究結(jié)果《中國超級電容器行業(yè)發(fā)展及投資分析報告2009-2010版（含2009-2013年預測）一動力電源系列報告》，國內(nèi)從事大容量超級電容器研發(fā)的廠家共有州凱美能源（原錦州富辰、家。錦州凱美能源是國內(nèi)最和卷繞型超級電容器。北京產(chǎn)品多集中在車用超級電容并不直接，因為沒有完全重預計2009-2010年各企業(yè)之變化。集星、凱美、奧維等市場上各企業(yè)的競爭優(yōu)勢將50多家，然而，能夠批量生產(chǎn)并達到實用化水平的廠家不到州凱美能源（原錦州富辰、家。錦州凱美能源是國內(nèi)最和卷繞型超級電容器。北京產(chǎn)品多集中在車用超級電容并不直接，因為沒有完全重預計2009-2010年各企業(yè)之變化。集星、凱美、奧維等市場上各企業(yè)的競爭優(yōu)勢將從各廠商的產(chǎn)品來看，核心企業(yè)間的競爭復的，競爭也只是局限于一個領(lǐng)域范圍內(nèi)的。間仍將有良好的合作，市場格局不會發(fā)生大的幾家企業(yè)仍將占據(jù)國內(nèi)市場絕大的份額，細分更加明顯?？偟脕碚f，市場競爭不會太激烈。，預計今后幾年內(nèi)，我國紐基于中國消費電子近年來的驚人增長表現(xiàn)扣型超級電容器有望保持30%以上的平均增長率，卷繞型和大型超級電容器則有可能保持50%以上的平均增長率。到2013年，我國超級電容器的整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達到79億元。，預計今后幾年內(nèi)，我國紐超級電容電池的蓄電量尚不能滿足需要，而且放電電流比較難控制，不能在純電力系統(tǒng)的車輛上使用。美國EEStor公司的超級電容器電池！美國EEStor公司，近期已公布3個專利，另外17個專利正在申請中。其研發(fā)的超級電容純電動汽車已經(jīng)達到：充電5分鐘,可儲能52.22KWH,供14匹馬力的電動汽車，以每小時96公里速度使用5小時，可行駛480公里。該公司的“EEStor超級電容電池”，現(xiàn)在已經(jīng)與洛克希德-馬丁公司簽定正式授權(quán)協(xié)議。洛克希德-馬丁公司目前是美國第一大國防承包商。美國EESTOR公司聲明，已經(jīng)做出基于鈦酸鋇材料的超級電容器，他們的超級電容產(chǎn)品在5min內(nèi)充的電能，能讓一輛電動汽車跑500公里。EESTOR的超級電容器電池技術(shù)，已經(jīng)宣稱能“替代電化學電池”了。2007年1月16日，美國一家研制電動汽車儲能裝置的EEStor的公司打破沉默，對外宣告了他們“里程碑”式的成果：他們的自動生產(chǎn)線已經(jīng)由獨立的第三方分析驗收。這一技術(shù)進入成熟的工業(yè)生產(chǎn)，他們所研制的新型超級電容器動力系統(tǒng)，將替代包括從電動汽車到筆記本電腦的一切電能化學電池。按照2006年4月發(fā)表的專利，美國EEStor公司這種能量存儲裝置，是用陶瓷粉末涂在鋁氧化物和玻璃的表面。從技術(shù)上說，它并不是電池，而是一種超級電容器，它在5分鐘內(nèi)充的電能可以讓一個電動車走500英里，電費只有9美元。而燒汽油的普通汽車走相同里程則要花費60美元。而EEStor開發(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，該超級電容器每公斤所存儲的能量可達0.28千瓦時，相比之下，每公斤鋰電池僅僅是0.12千瓦時。根據(jù)EEStor公司的聲明，新的超級電容器可反復充電100萬次以上，也不會出現(xiàn)材料降解問題。而且，由于它不是化學電池，而是一種固體狀態(tài)的能量儲存系統(tǒng)，不會出現(xiàn)鋰電池那種過熱甚至爆zha的任何危險，沒有任何安全隱患。美國EEStor公司的雄心來自其"替代電氣化學電池”的專利。EEStor公司在2004年就開始計劃建造自己的裝配線，進而獲得批量生產(chǎn)的技術(shù)許可。從他們的計劃看，其裝置在生產(chǎn)成本上也有可能比傳統(tǒng)鋰電池更具有優(yōu)勢。各國專家說，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車在交通運輸中的位置，也將改進諸如風能、太陽能等間歇性能源的利用性能，增進了電網(wǎng)的效率和穩(wěn)定性，滿足人們能源安全的需求，減少對石油的依賴。顯然，該突破也對下一代鋰電池的研制者造成嚴重威脅。EEStor公司負責人指出，他們的技術(shù)不僅適用于小型旅客電動汽車，還能取代300馬力的大型汽車。二、【超級電容器電池簡介】:超級電容的容量比通常的電容器大得多。由于其容量很大，對外表現(xiàn)和電池相同，因此也有稱作“電容電池”。超級電容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容屬于雙電層電容器，它是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種，其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量?！俺夒娙輨恿﹄姵亍保阅苓h遠比磷酸鐵鋰動力電池優(yōu)異。由于采用了全球獨創(chuàng)的新型固體功能材料，實現(xiàn)了超級電容的超高容量和高耐壓。這種高耐壓超級電容電池具有如下的技術(shù)優(yōu)勢：充電速度快，由于不存在電能轉(zhuǎn)化化學能的化學反應，充電10秒?10分鐘可達到其額定容量的95%以上；循環(huán)使用壽命長,深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達50-100萬次以上，沒有“記憶效應”；(遠超鋰電池理論上的最大循環(huán)2千-5千次左右)大電流放電能力超強，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率＞90%；功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG,相當于磷酸鐵鋰電池的5~10倍；產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；使用的原料都是廉價金屬。充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，長期使用免維護:超低特性好，度范圍寬-40°C?+70°C；檢測方便，剩余電量可直接讀出；單節(jié)容量范圍：1000F--6000F以上。（10）高耐壓： 能耐電壓＞300V以上。11）電壓穩(wěn)定，沒有因為過充電而損害電池。按標準理論計算，純電動小汽車耗電量15度電/100公里。而一個45kg重的超級電容動力電池就能達到433公里以上。完全可以不用混合動力。而最好的鋰電池——磷酸鐵鋰電池也就0.3度電/kg。采用磷酸鐵鋰動力電池（按0.3kWh/kg）：存儲60度電需要200kg的電池電芯重量,（目前國外電池組須使用重250kg左右的電動鋰電汽車，按理論上計算能跑400公里。但實際還做不到。僅能跑100公里左右。電動小轎車勉強能夠承受此重量。）采用超級電容動力電池（按1.4kWh/kg）：存儲63度電只需要45kg的電池電芯重量。若裝載同樣重量的200kg超級申i容申i池，理論上充一次申I,即可跑1866公里!鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池都是化學電池，滿充的存儲電量實際上只能利用75%左右，超級電容電池能利用290%以上。超級電容器作為大功率物理二次電源，在運用領(lǐng)域用途十分廣泛。超級電容動力電池，與鎳氫電池/磷酸鐵鋰動力電池相比，有如下特性：超低串聯(lián)等效電阻（LOWESR）,功率密度（PowerDensity）是鋰離子電池的數(shù)十倍以上，（至少是鎳氫電池的10-18倍，磷酸鐵鋰電池的5-10倍）適合大電流、超大電流放電。（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。超長壽命，經(jīng)久耐用：充放電大于50-100萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍。如果對超級電容每天充放電20次，按50萬次計算，連續(xù)使用壽命可達68年以上。若按100萬次計算，若每天充放電50次，使用壽命可以2超過55年!可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無任何記憶效應。免維護，可密封。度范圍寬，超低性能好：-40°C?+70°C以上，一般電池最好的僅僅是-20°C?60°C。不須經(jīng)過電能/化學能的轉(zhuǎn)化損耗，電能利用率高達95%非常安全：不存在易燃易爆物質(zhì)，不會爆zha.價格便宜：只有鎳氫電池的20%，磷酸鐵鋰的30%~40%?！举Y料參考】：目前，穿梭在上海世博園的1017輛新能源汽車中，有196輛各種燃料電池汽車、285輛鋰電池電動汽車、36輛超級電容純電動汽車、和500輛混合動力汽車。"這是繼北京奧運會后，我國新能源汽車技術(shù)和成果的又一次集中展示，是目前世界最大規(guī)模的新能源汽車商業(yè)化示范運營?！鄙虾Ｊ薪?jīng)濟和信息化委員會副主任周敏浩說。據(jù)了解，為世博會服務的4種新能源汽車分為公共交通車、貴賓車、觀光車、場地車。公共交通車主要由招級電容車和純電動客車構(gòu)成:燃料電池轎車主要用于園區(qū)內(nèi)貴賓車；園區(qū)內(nèi)觀光車與場地車則分別主要由燃料電池觀光車和純動力場地車組成；而混合動力客車和混合動力轎車將會承擔世博園區(qū)周邊公交車和岀租車的長途運輸工作。世博燃料電池大客車：采用國內(nèi)自主研發(fā)的雙燃料電池系統(tǒng)，動力電池采用安全性較好的鎳氫電池，驅(qū)動系統(tǒng)采用技術(shù)成熟的直流感應電機。世博燃料電池大客車集動力性、零排放、環(huán)保性等眾多優(yōu)勢于一體，是發(fā)達國家主流的高端城市公交車型，是以后城市公交的發(fā)展趨勢。燃料電池觀光車：是上海世博會專用觀光車，采用氫能、乙醇、二甲醚等新能源驅(qū)動，外觀新穎、乘坐舒適、適用于場館、車站、碼頭等非公路場所，并具有零排放、高效率、低噪音等特點。純電動汽車：使用大容量鋰離子動力蓄電池，在電池快速更換、充放電性能、安全性能上取得一定進步，但還未完全克服裝車技術(shù)集成匹配等技術(shù)屏障，純電動公交客車百公里電耗80千瓦時，純電動轎車百公里電耗15千瓦時。一次充電續(xù)航里程偏短、適用于園區(qū)內(nèi)短程。由于充電麻煩，實際使用多采用快速更換由池。超級電容車：充放電極為迅速、功率密度高、充放電循環(huán)壽命極長，并且無需大型充電站，補給站造價低，電力價格低。耗電基本與鋰電汽車一致。已通過實際運行考驗，安全性與可靠性高，無須更換電池，一次充電續(xù)航里程長，達到了普通汽油車的續(xù)航里程，各項技術(shù)指標均能滿足日常運營需求。根據(jù)目前上海世博會各類新能源汽車的試用情況來看，各類專業(yè)和媒體口碑最好的評價是：性價比最高的、價格比最低的、并且使用較為方便的、成本消耗和維護消耗成本最低的、最經(jīng)濟實惠的是這2類汽車：1.油電混合動力汽車、2.超級電容純電動汽車。國產(chǎn)超級電容器已進入實用化階段據(jù)上海奧威科技開發(fā)有限公司介紹，該司法拉級的超級電容器年產(chǎn)量已達幾百萬只，批量應用于各種數(shù)據(jù)貯存系統(tǒng)和低功耗無電源器具，大容量級的超級電容器已在高爾夫車和公交車等交通工具上進行應用試驗。48V的高爾夫車使用80只5萬法拉的雙電層電容器，每2只并聯(lián)后再串聯(lián)，工作電流為30A，電容器組的體積與48V180Ah的蓄電池相近，70A充電10分鐘，可行駛20千米。公交車系統(tǒng)由傳統(tǒng)無軌電車改制而成11.5米長，采用360只8萬法拉的雙電層電容器串聯(lián)而成，電容器安裝在電車的貯物箱中，工作電壓為590至400V，160A充電近2分鐘，汽車空載行駛可達8.9千米，負載6噸并帶空調(diào)的情況下可行駛3.5千米；該車已試驗運行近萬千米，公司已在上海浦東郭守敬路建示范自動充電站一座，給電容器充電由自動控制系統(tǒng)自動完成。該司計劃在適當?shù)臅r候首先將大容量超級電容器應用于公交車，在公交車的首發(fā)站和終點站建立自動充電系統(tǒng)，對于線路較長的公交車，可在中途增加適量充電站，利用上下乘客的時間給電容器補充電。上海奧威科技開發(fā)有限公司是我國目前規(guī)模最大的非對稱雙電層電容器的開發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，該司開發(fā)的雙電層電容器，其比容量目前已達到蓄電池的1/4至1/3。超級電容器電動大客車是城市公共交通現(xiàn)代化的最佳方案一一環(huán)保、節(jié)能、成本低！一、超級電容器的技術(shù)特點超級電容器的研制成功是儲能設(shè)備（蓄電池）的一次革命：其他儲能設(shè)備，都是由電能轉(zhuǎn)變成化學能，再由化學能轉(zhuǎn)變成電能，兩次轉(zhuǎn)變能量有損失，超級電容器直接充電，再直接放電，能量形式?jīng)]有轉(zhuǎn)變，能量也沒有損失；充放電效率高達98%，經(jīng)濟價值大，只有鉛酸電池的70%。超級電容器是上個世紀七十年代末，出現(xiàn)的一種產(chǎn)品，它突破了傳統(tǒng)的電容器設(shè)計思想，電容器由微法拉級提高到法拉級（1法拉=106微法拉），創(chuàng)造出1000法拉級超級電容器；到上個世紀末，又先后出現(xiàn)了10,000-100,000法拉的牽引型超級電容器，從此超級電容器開始進入電池應用市場，出現(xiàn)了超級電容器電動車的新概念，它以其優(yōu)異的性能，改變了人們的傳統(tǒng)認識，建立了全新的交通運輸電動車的設(shè)計思想。超級電容器比功率大，其特性是：充電時，充電量大，充電量快；放電時，放電量大，放電量快。在電動車輛運行時，起步快，加速快，爬坡有力，比鉛酸電池大30多倍，這是電動車能用得上最重要的性能。超級電容器比能量小，其特性是：同等重量超級電容器續(xù)駛里程，僅為鉛酸電池的1/3,這是超級電容器一大缺陷。超級電容器續(xù)駛里程短，跑不遠；但充電速度快，可以彌補續(xù)駛里程短的缺陷，補救的方法是在城市交通線路的兩頭建立充電站，這樣超級電容器電動車的續(xù)駛里程，可以不受限制。二、 超級電容器的優(yōu)點：1、 超級電容器是綠色能源（活性炭），不污染環(huán)境。2、 超級電容器壽命長（1-10萬次）；鉛酸電池壽命短（500次），易損壞，難管理，是鉛酸電池的20~200倍，可以與設(shè)備同命運。3、 超級電容器充電速度快（0.3秒~15分鐘）；鉛酸電池充電時間長（5~8小時），很多電池就是充電時間長，續(xù)駛里程短。4、 超級電容器充放電效率高（98%）；鉛酸電池充放電效率低（70%）；5、 超級電容器功率密度高（10.000W/kg）；鉛酸電池功率密度低（300W/kg），差30多倍。6、 超級電容器徹底免維護，工作溫度范圍（-40~50）；鉛酸電池電動車在-40°C續(xù)駛里程減少90%，超級電容器只減少10%。7、 超級電容器電動大客車能量回收強，緊急制動能量回收高達75%；鉛酸電池能量回收僅為5%，這點對公共大客車太重要了，可以節(jié)約大量的燃料。8、 相對成本低。超級電容器價格比鉛酸電池高一倍在大量生產(chǎn)后價格還會下降；但超級電容器的壽命比鉛酸電池高10倍，這點對公共大客車產(chǎn)業(yè)化非常重要。三、 二元動力超級電容器電動車為什么能省油？為什么能減少污染？二元動力超級電容器電動車，其中最大的優(yōu)點，就是充分發(fā)揮超級電容器在低轉(zhuǎn)數(shù)，大負荷情況下，能量基本不受損失；在減速、下坡、剎車情況下，其能量能回收。避開內(nèi)燃機在低轉(zhuǎn)速、大負荷；高轉(zhuǎn)速、高負荷費油的狀態(tài)下運行，使發(fā)動機永遠在最佳狀態(tài)下運行，即省了油，又減少了污染，二元動力超級電容器電動車能節(jié)油30%~50%，減少污染70%~90%。一一起步階段：轉(zhuǎn)數(shù)低、負荷大、費油；這個階段內(nèi)燃發(fā)電機組在最佳狀態(tài)運轉(zhuǎn)，這時要用超級電容器啟動、加速，并向超級電容器充電。一一正常運轉(zhuǎn)階段：這時內(nèi)燃發(fā)電機組是在最佳狀態(tài)運行，并向電動機輸出動力，這時公共大客車負荷最小，也最省油，并向超級電容器充電。――高速運轉(zhuǎn)階段：內(nèi)燃發(fā)電機組向電動機輸出穩(wěn)定的動力，超級電容器也向電動機輸出動力。這個階段電動機轉(zhuǎn)數(shù)高、負荷也大，公共大客車車速也最快?！獎x車、停車、減速、下坡階段：這時發(fā)電機組、超級電容器停止向電動機輸出動力，這時大客車所儲備的動能，電動機轉(zhuǎn)變成發(fā)電機向超級電容器充電，能吸收