超級(jí)電容代表未來(lái)新能源技術(shù)發(fā)展方向,未來(lái)應(yīng)用方向在新能源汽車,清潔能源領(lǐng)域。技術(shù)不斷成熟,成本不斷降低,超級(jí)電容器一旦在技術(shù)上取得突破,將可對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生極大的推動(dòng)力。
【什么叫超級(jí)電容】
超級(jí)電容又名電化學(xué)電容器,雙電層電容器是通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能。但在其儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的,也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。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。
【超級(jí)電容有哪些特點(diǎn)】
?。?)充電速度快,幾秒至幾分鐘就可充滿;
?。?)循環(huán)使用壽命長(zhǎng),深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1~50萬(wàn)次,遠(yuǎn)高于充電電池的充放電使用壽命;
?。?)功率密度高,可以快速存儲(chǔ)釋放電荷,可達(dá)300W/KG~5000W/KG,相當(dāng)于電池電量的5~10倍;
?。?)大電流放電能力強(qiáng),能量轉(zhuǎn)換效率高,循環(huán)過(guò)程能量損失小,循環(huán)效率≥90%;
?。?)貯存壽命長(zhǎng),因?yàn)槌潆娺^(guò)程沒(méi)有化學(xué)反應(yīng),電極材料相對(duì)穩(wěn)定;
(6)低溫特性好,溫度范圍寬-40℃~+70℃。對(duì)比鋰電池,隨著溫度的降低,鋰電池放電性能顯著下降;
(7)可靠性高;
缺點(diǎn):成本高,功率密度較高,能量密度低。
這就是一個(gè)國(guó)產(chǎn)超級(jí)電容,它到底有多大呢?先普及一下基礎(chǔ)知識(shí)。
法拉(farad),簡(jiǎn)稱“法”,符號(hào)是F
1法拉是電容存儲(chǔ)1庫(kù)侖電量時(shí),兩極板間電勢(shì)差是1伏特1F=1C/1V
1庫(kù)侖是1A電流在1s內(nèi)輸運(yùn)的電量,即1C=1A˙S
1法拉=1安培˙秒/伏特
一個(gè)12伏14安時(shí)的電瓶放電量=14×3600×1/12=4200法拉(F),圖中一個(gè)30000F的超級(jí)電容的電量相當(dāng)于7個(gè)12伏14安時(shí)的電瓶放電量,夠大吧。
【超級(jí)電容的種類】
按儲(chǔ)存電能的機(jī)理,超級(jí)電容器可分為以下2種:包括雙電層電容器和贗電容器
【超級(jí)電容的用途】
超級(jí)電容可以廣泛應(yīng)用于輔助峰值功率、備用電源、存儲(chǔ)再生能量、替代電源等不同的應(yīng)用場(chǎng)景,在工業(yè)控制、風(fēng)光發(fā)電、交通工具、智能三表、電動(dòng)工具、軍工等領(lǐng)域具有非常廣闊的發(fā)展前景,特別是在部分應(yīng)用領(lǐng)域具有非常大的性能優(yōu)勢(shì)。
1、電子設(shè)備最早應(yīng)用:我們電腦的內(nèi)存系統(tǒng)、照相機(jī)的閃光燈,音響設(shè)備后備存儲(chǔ)電源。
2、汽車工業(yè)中:插電式混合動(dòng)力汽車中超級(jí)電容主要和電池相配合形成智能啟停控制系統(tǒng)。
?。?)超級(jí)電容可以迅速高效地吸收電動(dòng)汽車制動(dòng)產(chǎn)生的再生動(dòng)能;
?。?)加速和爬坡時(shí)超級(jí)電容為智能啟??刂葡到y(tǒng)電機(jī)提供電能,延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
3、大尺寸超級(jí)電容器可用在火車和地鐵的剎車制動(dòng)系統(tǒng)上,可以節(jié)省30%的能量。
4、超級(jí)電容輕軌列車:超級(jí)電容輕軌列車是一種新型電力機(jī)車。2012年8月10日,世界第一列超級(jí)電容輕軌列車在湖南省株洲市下線。這種新型電力機(jī)車最多能運(yùn)載320人,不再需要沿途架設(shè)高壓線,停站30秒鐘就能快速充滿電。列車充電后能高速駛向相距2公里左右的另一個(gè)站點(diǎn),再上下客并充電,如此周而復(fù)始。
5、全球首創(chuàng)超級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電車:沒(méi)有傳統(tǒng)無(wú)軌電車的“辮子”、沒(méi)有尾氣排放、乘客上下車的30秒內(nèi)可充滿電并行駛5公里以上、剎車和下坡時(shí)把80%的剎車能量轉(zhuǎn)成電能回收儲(chǔ)存再使用。
6、電力行業(yè)的應(yīng)用
?。?)后備電源:線路有電時(shí),DC/DC電源模塊為FTU提供工作電源,超級(jí)電容提供給開(kāi)關(guān)設(shè)備的電動(dòng)分閘機(jī)構(gòu)分閘電源。當(dāng)線路始失電時(shí),超級(jí)電容作為FTU的后備電源,同時(shí)也為開(kāi)關(guān)設(shè)備的電動(dòng)分閘機(jī)構(gòu)提供分閘電源。
?。?)微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng):超級(jí)電容可以在低負(fù)荷時(shí)儲(chǔ)存電源的電能,而在高負(fù)荷時(shí)輸出電能給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
?。?)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域用于為變槳系統(tǒng)提供動(dòng)力。大功率超級(jí)電容器利用其充放電快,循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),為保證電動(dòng)變槳系統(tǒng)可靠安全地運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō),超級(jí)電容器用于提供電動(dòng)變槳系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)電力或后備電力,以便在電力供應(yīng)停止的時(shí)候把槳葉的方向轉(zhuǎn)到安全位置。
7、軍事和航天領(lǐng)域的應(yīng)用:激光武器、以及航天飛行器等高功率軍事裝備,高能量電池與超級(jí)電容器組合構(gòu)成“超高功率脈沖電源”,重型卡車、裝甲運(yùn)兵車及坦克使用電池與超極電容器組合的混合動(dòng)力系統(tǒng)。
8、工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用:大型工程機(jī)械啟動(dòng)、停止比較頻繁,超級(jí)電容組成的混合動(dòng)力系統(tǒng)可以改善工程機(jī)械的能源消耗。例如電梯運(yùn)行時(shí),超過(guò)1/3的電能是以熱量的形式浪費(fèi)掉,超級(jí)電容器可以將電梯剎車的能量進(jìn)行回收,用于電梯運(yùn)行。