超级电容电池.docx

超级电容电池又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电 解质来储能，属于双层电容的一种由于其 储能的过程并不发生化学反应，因此这种 储能过程是可逆的，正因为 此超级电容器可 以反复充放电数十万次超级电容一般使用活性碳电 极材料，具有吸附面积大，静电 储存多的特点，在新能源汽车中有广泛使用超级电容电池的特点(1) 充电速度快，只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容 量的95 % 以上；而现在 使用面积最大的铅酸电池充电通 常需要几个小时2) 循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可 达50万次，如果 对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年如果相应地和铅酸电池 比较，它的使用寿命可达68年，且没有“记忆效应”3) 大电流放电能力超强，能量转换效率 高，过程损失小，大电流能 量循环效率鼻90%；(4) 功率密度高，可达300W/kg~5000W/kg，相当于普通电池的数十倍； 比能量大大提 高，铅酸电池一般只能达 到0.02kWh/kg，而超级电容 电池目 前研发已可达10 kWh/kg，(5) 产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程 均没有污染， 是理想的绿色 环保电源；(6) 充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路， 安全系数高， 长期使用免维护；(7) 超低温特性好，使 用环境温度范围宽达-40°C〜+70°C；(8) 检测方便，剩余电 量可直接读出；(9) 单体容量范围通 常0.1F—1000F 。

超级电容电池的市场前景与投资超级电容器产品虽然问世不久，但由于它具有 特殊的优点，已在许多领域 中获得了应用，其前景可以认为是非常广阔根据总部位于北京的新兴产业调研机构力勤资讯最新的研究结果《中 国超级电容器行业发展及投资分析报告2009-2010版（含2009-2013年预 测）一动力电源系列报告》，国内从事大容量 超级电容器研发的厂家共有州凯美能源（原锦州富辰、 家锦州凯美能源是国内最 和卷绕型超级电容器北京 产品多集中在车用超级电容并不直接，因为没有完全重 预计2009-2010年各企业之 变化集星、凯美、奥维等 市场上各企业的竞争优势将50多家，然而，能够批量生产并达到实用化水平的 厂家不到20家国内厂 商大多生产液体双电层电容器，重要企业有锦 锦州锦容）、北京集星电子、上海奥威等十多 大的超级电容器专业生产厂，主要生产纽扣型 集星可生产卷绕型和大型电容器，而上海奥威 器上从各厂商的产品来看，核心企业间的竞争 复的，竞争也只是局限于一个领域范围内的 间仍将有良好的合作，市场格局不会发生大的 几家企业仍将占据国内市场绝大的份额，细分 更加明显总得来说，市场竞争不会太激烈预计今后几年内，我国纽基于中国消费电子近年来的惊人增长表现 扣型超级电容器有望保持30%以上的平均增长率，卷绕型和大型超级电容器 则有可能保持50%以上的平均增长率。

到2013年，我国超级电容器的整体 产业规模有望达到79亿元超级电容电池的蓄电量尚不能满足需要，而且 放电电流比较难控制， 不能在纯电力 系统的车辆上使用美国EEStor公司的超级电容器电池！美国 EEStor 公司，近期已公布3 个专利，另外17个专利正在申请中其研发的超级电容 纯电动汽车已经达到：充电5分钟,可储能52.22KWH,供14匹马力的电动汽车，以每小时96 公里速度使用5小时，可行驶480公里该公司的“EEStor超级电容电池”，现在已经与洛克希德-马丁公司签定正式授权协议洛 克希德-马丁公司目前是美国第一大国防承包商美国 EESTOR 公司声明，已经做出基于钛酸钡材料的超级电容器，他们的超级电容产品在 5min内充的电能，能让一辆电动汽车跑500公里EESTOR 的超级电容器电池技术，已经宣称能“替代电化学电池”了2007年1月16日，美国一家研制电动汽车储能装置的EEStor的公司打破沉默，对外宣 告了他们“里程碑”式的成果：他们的自动生产线已经由独立的第 三方分析验收这一技术 进入成熟的工业生产，他们所研制的新型超级电容器动力系统，将替代包括从电动汽车到笔 记本电脑的一切电能化学电池。

按照2006年4月发表的专利，美国EEStor公司这种能量存储装置，是用陶瓷粉末涂在铝 氧化物和玻璃的表面从技术上说，它并不是电池，而是一种超级电容器，它在 5 分钟内充 的电能可以让一个电动车走 500 英里，电费只有9 美元而烧汽油的普通汽车走相同里程则 要花费 60 美元 而 EEStor 开发的超级电容器，由于钡钛酸盐有足够的纯度，存储能量的 能力大大提高EEStor公司负责人声称，该超级电容器每公斤所存储的能量可达0.28千瓦 时，相比之下，每公斤锂电池仅仅是0.12 千瓦时根据EEStor公司的声明，新的超级电容器可反复充电100万次以上，也不会出现材料降 解问题而且，由于它不是化学电池，而是一种固体状态的能量储存系统，不会出现锂电池 那种过热甚至爆 zha 的任何危险，没有任何安全隐患美国EEStor公司的雄心来自其"替代电气化学电池”的专利EEStor公司在2004年就开始 计划建造自己的装配线，进而获得批量生产的技术许可 从他们的计划看，其装置在生产 成本上也有可能比传统锂电池更具有优势各国专家说，这一发明的意义相当重大，该突破不仅从根本上改变了电动车在交通运输 中的位置，也将改进诸如风能、太阳能等间歇性能源的利用性能，增进了电网 的效率和稳 定性，满足人们能源安全的需求，减少对石油的依赖。

显然，该突破也对下一代锂电池的 研制者造成严重威胁 EEStor 公司负责人指出，他们的技术不仅适用于小型旅客电动汽车， 还能取代 300 马力的大型汽车二、【超级电容器电池简介】:超级电容的容量比通常的电容器大得多由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此 也有称作“电容电池”超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器 (Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能它是一 种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此 超级电容器可以反复充放电数十万次超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一 种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的 双电层结构获得超大的容量超级电容动力电池”，性能远远比磷酸铁锂动力电池优异由于采用了全球独创的新型 固体功能材料，实现了超级电容的超高容量和高耐压这种高耐压超级电容电池具有如下 的技术优势：(1) 充电速度快，由于不存在电能转化化学能的化学反应，充电10秒〜10分钟可达 到其额定容量的95%以上；(2) 循环使用寿命长,深度充放电循环使用次 数可达50 -100万次以上，没有“记忆效 应”；(远超锂电池理论上的最大循环2千-5千次左右)(3) 大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率＞90%；(4) 功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG,相当于磷酸铁锂电池的5~10倍；(5) 产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环 保电源；使用的原料都是廉价金属。

6) 充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护:(7) 超低特性好，度范围宽-40°C〜+ 70°C；(8) 检测方便，剩余电量可直接读出；(9) 单节容量范围：1000F--6000F以上10）高耐压： 能耐电压＞300V以上11）电压稳定，没有因为过充电而损害电池按标准理论计算，纯电动小汽车耗电量15度电/100公里而一个45kg重的超级电容动 力电池就能达到 433公里以上完全可以不用混合动力 而最好的锂电池——磷酸铁锂电 池也就0.3度电/kg采用磷酸铁锂动力电池（按0.3kWh/kg）：存储60度电需要200kg的电池电芯重量,（目 前国外电池组须使用重250kg左右的电动锂电汽车，按理论上计算能跑400公里但实际还 做不到仅能跑 100 公里左右电动小轿车勉强能够承受此重量采用超级电容动力电池（按1.4kWh/kg）：存储63度电只需要45kg的电池电芯重量若 装载同样重量的 200kg 超级申i容申i池，理论上充一次申I, 即可跑 1866 公里!镍氢电池和磷酸铁锂电池都是化学电池，满充的存储电量实际上只能利用75%左右，超 级电容电池能利用290%以上。

超级电容器作为大功率物理二次电源，在运用领域用途十 分广泛超级电容动力电池，与镍氢电池/磷酸铁锂动力电池相比，有如下特性：1. 超低串联等效电阻（LOW ESR）,功率密度（Power Density）是锂离子电池的数十倍以 上，（至少是镍氢电池的10 -18倍，磷酸铁锂电池的5-10倍）适合大电流、超大电流放 电一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）2. 超长寿命，经久耐用：充放电大于50 - 100万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH 和Ni-Cd电池的1000倍如果对超级电容每天充放电20次，按50万次计算，连续使用 寿命可达68年以上若按100万次计 算，若每天充放电50次，使用寿命可以2超过55年!3. 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无任何记忆效应4. 免维护，可密封5. 度范围宽，超低性能好：-40°C〜+ 70°C以上，一般电池最好的仅仅是-20°C〜60°C6. 不须经过电能/化学能的转化损耗，电能利用率高达 95%7. 非常安全： 不存在易燃易爆物质，不会爆 zha.8. 价格便宜： 只有镍氢电池的 20%，磷酸铁锂的 30%~40%。

资料参考】：目前，穿梭在上海世博园的 1017 辆新能源汽车中，有 196 辆各种燃料电池汽车、 285 辆锂电池电动汽车、36辆超级电容纯电动汽车、和500辆混合动力汽车"这是继北京奥运 会后，我国新能源汽车技术和成果的又一次集中展示，是目前世界最大规模的新能源汽车商 业化示范运营 ”上海市经济和信息化委员会副 主任周敏浩说据了解，为世博会服务的 4种新能源汽车分为公共交通车、贵宾车、观光车、场地车 公共交通车主要由招级电容车和纯电动客车构成:燃料电池轿车主要用于园区内贵宾车；园 区内观光车与场地车则分别主要由燃料电池观光车和纯动力场地车组成；而混合动力客车和 混合动力轿车将会承担世博园区周边公交车和岀租车的长途运输工作世博燃料电池大客车：采用国内自主研发的双燃料电池系统，动力电池采用安全性较好的镍氢电池，驱动系统采用技术成熟的直流感应电机世博燃料电池大客车集动力性、零排 放、环保性等众多优势于一体，是发达国家主流的高端城市公交车型，是以后城市公交的发 展趋势燃料电池观光车：是上海世博会专用观光车，采用氢能、乙醇、二甲醚等新能源驱动， 外观新颖、乘坐舒适、适用于场馆、车站、码头等非公路场所，并具有零排放、高效率、低 噪音等特点。

纯电动汽车：使用大容量锂离子动力蓄电池，在电池快速更换、充放电性能、安全性能 上取得一定进步，但还未完全克服装车技术集成匹配等技术屏障，纯电动公交客车百公里 电耗80千瓦时，纯电动轿车百公里电耗15千瓦时一次充电续航里程偏短、适用于园区内 短程由于充电麻烦，实际使用多采用快速更换由池超级电容车：充放电极为迅速、功率密度高、充放电循环寿命极长，并且无需大型充电 站，补给站造价低，电力价格低耗电基本与锂电汽车一致已通过实际运行考验，安全 性与可靠性高，无须更换电池，一次充。