萊昂納多主演的環(huán)保紀(jì)錄片《洪水泛濫之前》再度掀起國際社會(huì)對全球變暖和環(huán)境污染的熱議，片中采訪對象那句“把能量儲(chǔ)存在電池里”說明了電池類儲(chǔ)能產(chǎn)品在應(yīng)對全球氣候變化所起的作用。氣候變化問題日益嚴(yán)峻的今天，開展綠色高效儲(chǔ)能與動(dòng)力的研發(fā)與市場化應(yīng)用迫在眉睫。其中超級(jí)電容以大功率充放，循環(huán)壽命長，綠色環(huán)保，高寬電壓、寬溫度范圍，免維護(hù)等獨(dú)特的儲(chǔ)能特性脫穎而出，成為新能源領(lǐng)域的科研與應(yīng)用熱點(diǎn)。
本文將通過超級(jí)電容與電池的對比，說明其儲(chǔ)能特點(diǎn)。與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同，超級(jí)電容器的充放電過程始終是物理過程。超級(jí)電容的能量密度低于電池，功率特性好于電池，可以大電流快速充放電，工作溫度寬于電池，適用于-40到65度的各類工況。
綠色高效
領(lǐng)軍企業(yè)集星科技所生產(chǎn)的超級(jí)電容器主要材料有鋁、活性炭和有機(jī)體系電解液，其中鋁是本身無害的金屬材料，有機(jī)體系電解液是可降解的。從元素組成來講，產(chǎn)品不具有鉛酸電池等傳統(tǒng)電池的環(huán)境的破壞性。
從結(jié)構(gòu)上來說，此類電容器利用活性炭和電解質(zhì)形成的雙電層獲得超大電容量。由于產(chǎn)品采用基于微納米技術(shù)的碳材料作為電極，具有非常好的環(huán)境友好性；另一方面，獨(dú)特的工藝流程與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)確保了超級(jí)電容較高的儲(chǔ)能性能指標(biāo)。以3000F單體為例，重量約520g，其釋放的能量在數(shù)秒內(nèi)可將一名成年男子拋至20米高空（不考慮空氣阻力），或者使1kg水升溫2.85℃。更為關(guān)鍵的是，超級(jí)電容器循環(huán)壽命高達(dá)百萬次，也就是說可以反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作一百萬次。
另外，與鋰電池化學(xué)特性活潑，在常態(tài)下容易發(fā)生各種爆炸情況不同，超級(jí)電容器性能穩(wěn)定，目前全球范圍尚未出現(xiàn)過一起因超級(jí)電容自身問題而引起的安全事故。加之，超級(jí)電容可以在寬電壓、寬溫度范圍內(nèi)工作，安裝后幾乎免維護(hù)，大大節(jié)省了設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用。
潛力巨大
鑒于功率密度、響應(yīng)時(shí)間、儲(chǔ)能效率、設(shè)備壽命、技術(shù)成熟度的種種優(yōu)異表現(xiàn)，超級(jí)電容在軌道交通、新能源汽車、智能電網(wǎng)、工程機(jī)械及工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前數(shù)萬超級(jí)電容模組應(yīng)用在以宇通為代表的新能源客車上，遍及全國20多個(gè)城市，為公交車節(jié)油超20%。在風(fēng)電領(lǐng)域，超級(jí)電容完全替代傳統(tǒng)蓄電池，成為風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)備用電源，能夠在-40~65℃惡劣工況完成50萬~100萬次充放電。近年來，歐美市場汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源開始導(dǎo)入超級(jí)電容器，有望成為超級(jí)電容的新興應(yīng)用領(lǐng)域。
超級(jí)電容應(yīng)用方式
伴隨應(yīng)對氣候變化的《巴黎協(xié)定》正式生效，各國政府進(jìn)一步進(jìn)行能源利用方式的變革，以超級(jí)電容為代表的新型綠色儲(chǔ)能裝置必將是相關(guān)應(yīng)用落地至關(guān)重要的一環(huán)。目前看似潛力股的超級(jí)電容，將是未來毫無疑問的優(yōu)質(zhì)股。