超級電容器技術(shù)及應(yīng)用ppt課件

1、孟海軍孟海軍2014年年12月月17日日一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景二、超級電容器特性簡介二、超級電容器特性簡介三、新能源交通應(yīng)用三、新能源交通應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用五、軍事應(yīng)用五、軍事應(yīng)用六、未來展望六、未來展望EDLCLICLIB正正極極材料材料活性炭活性炭活性炭活性炭LiCoO2 / LiMnO4負(fù)極負(fù)極材料材料活性炭活性炭石墨石墨/硬炭硬炭石墨石墨電解液電解液有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑儲電原理儲電原理離子吸附脫附離子吸附脫附正正極：等同于極：等同于EDLC負(fù)極：負(fù)極：Li離子反應(yīng)離子反應(yīng) Li離子反應(yīng)離子反應(yīng)溫度范圍溫

2、度范圍-4070-2555-2545最大工作電壓最大工作電壓2.32.7V3.84.2V3.74.2V最大放電倍率最大放電倍率1,000C500C50C大出力特性大出力特性充放電次數(shù)充放電次數(shù)（50萬萬次次以上）以上）（3萬萬次次以上）以上）（10002000次次）自放電自放電安全性安全性能量密度能量密度（57WH/Kg）（1060WH/Kg）（150WH/Kg）活性炭活性炭活性炭活性炭含鋰金屬含鋰金屬 氧化物氧化物EDLCLIBe-+e-e-e-充電充電放電放電LIC活性炭活性炭石墨類石墨類石墨類、金石墨類、金屬氧化物類屬氧化物類123 混合動力汽車的驅(qū)動部分由超級電容電池系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)組成

3、。在起步混合動力汽車的驅(qū)動部分由超級電容電池系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)組成。在起步、加速和低速行駛時由超容系統(tǒng)提供動力。在怠速、制動、滑行時可進(jìn)行、加速和低速行駛時由超容系統(tǒng)提供動力。在怠速、制動、滑行時可進(jìn)行能量回收。與傳統(tǒng)汽車相比節(jié)油率可達(dá)到能量回收。與傳統(tǒng)汽車相比節(jié)油率可達(dá)到30%左右，減少污染左右，減少污染70 。 圖示為奧威科技有限公司為上海世博會研制的無圖示為奧威科技有限公司為上海世博會研制的無“辮子辮子”的超級電容器的超級電容器純電動汽車，每隔純電動汽車，每隔2-3英里就會在指定的充電站英里就會在指定的充電站-兼具公交車站的功能兼具公交車站的功能-進(jìn)進(jìn)行充電，只需幾分鐘，位于公交車座位下的超

4、級電容器就充電完成了。超行充電，只需幾分鐘，位于公交車座位下的超級電容器就充電完成了。超級電容器公交車也可以從剎車系統(tǒng)中獲取能量，這類公交車使用的電力比級電容器公交車也可以從剎車系統(tǒng)中獲取能量，這類公交車使用的電力比無軌電車平均少無軌電車平均少40%，能耗僅為燃油車的，能耗僅為燃油車的1/3。 利用超級電容器的優(yōu)秀低溫特性，確保車輛在低溫條件下一次順利利用超級電容器的優(yōu)秀低溫特性，確保車輛在低溫條件下一次順利啟動成功。啟動成功。 圖示為南車新能源和奧威科技開發(fā)的脫線運(yùn)行有軌電車，代表了現(xiàn)代圖示為南車新能源和奧威科技開發(fā)的脫線運(yùn)行有軌電車，代表了現(xiàn)代有軌電車技術(shù)發(fā)展的方向。有軌電車技術(shù)發(fā)展的方向

5、。 軌道交通站間距短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀。軌道交通站間距短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀。利用超級電容器優(yōu)秀的大功率充放電特性，回收制動能量，能夠節(jié)省利用超級電容器優(yōu)秀的大功率充放電特性，回收制動能量，能夠節(jié)省了約了約30的能量。的能量。 超級電容混合動力起重機(jī)械和港口機(jī)械，能夠大幅度降低能耗，減超級電容混合動力起重機(jī)械和港口機(jī)械，能夠大幅度降低能耗，減少空氣和噪音污染。少空氣和噪音污染。 超級電容混合動力工程機(jī)械，同樣能夠大幅度降低能耗，減少空氣超級電容混合動力工程機(jī)械，同樣能夠大幅度降低能耗，減少空氣和噪音污染。和噪音污染。 超級電容純電動叉車和高爾夫車經(jīng)濟(jì)性好、

6、使用便捷、工作壽命長超級電容純電動叉車和高爾夫車經(jīng)濟(jì)性好、使用便捷、工作壽命長、大幅縮減充電設(shè)備建設(shè)。、大幅縮減充電設(shè)備建設(shè)。提供短時供電提供短時供電有助于從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時兩種模式的平穩(wěn)過渡。用作能量緩沖裝置用作能量緩沖裝置可在負(fù)荷低落時儲存電源的多余電能，在負(fù)荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求；改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量對于瞬時停電、電壓驟升、驟降等暫態(tài)問題，利用超級電容器可提供快速功率緩沖，吸收或補(bǔ)充電能，提供有功功率支撐進(jìn)行有功或無功補(bǔ)償，以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓波動。 超級電容器儲能系統(tǒng)作為主要儲能設(shè)備之一，配合鋰離子電池或鉛酸電池儲能系統(tǒng)接入電超級電容器儲能系統(tǒng)作

7、為主要儲能設(shè)備之一，配合鋰離子電池或鉛酸電池儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)網(wǎng)380V側(cè)，利用超級電容器的快速響應(yīng)和功率特性用于微電網(wǎng)的平滑切換和削峰填谷等。側(cè)，利用超級電容器的快速響應(yīng)和功率特性用于微電網(wǎng)的平滑切換和削峰填谷等。 利用超級電容器的高可靠性和長壽命，將其作為風(fēng)電設(shè)備的變槳電源。利用超級電容器的高可靠性和長壽命，將其作為風(fēng)電設(shè)備的變槳電源。風(fēng)電變槳電源風(fēng)電變槳電源 功率型和能量型超級電容器分別可以用于功率型和能量型超級電容器分別可以用于1min和和15min的后備電源的后備電源上，滿足數(shù)據(jù)中心、電網(wǎng)等對上，滿足數(shù)據(jù)中心、電網(wǎng)等對UPS性能和成本的要求。性能和成本的要求。UPS起作用往往起作用往往

8、是在掉電或電網(wǎng)電壓瞬時塌波的最初幾秒到幾分鐘內(nèi)起決定作用。在數(shù)是在掉電或電網(wǎng)電壓瞬時塌波的最初幾秒到幾分鐘內(nèi)起決定作用。在數(shù)據(jù)保護(hù)的備份系統(tǒng)中，需據(jù)保護(hù)的備份系統(tǒng)中，需UPS提供的時間相對很短。超級電容其輸出電提供的時間相對很短。超級電容其輸出電流幾乎沒有延遲地上升到高達(dá)數(shù)百安培甚至上千安培，在很短的時間內(nèi)流幾乎沒有延遲地上升到高達(dá)數(shù)百安培甚至上千安培，在很短的時間內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)能量存儲，就可以實(shí)現(xiàn)能量存儲，10年以上不需維護(hù)，使年以上不需維護(hù)，使UPS真正實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。真正實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。產(chǎn)品優(yōu)勢產(chǎn)品優(yōu)勢1.使用壽命長，反復(fù)充電使用壽命長，反復(fù)充電50萬次萬次;2.工作溫度范圍寬工作溫度范圍寬-40

9、+65 ;3.放電速度快，瞬間放電電流可達(dá)幾放電速度快，瞬間放電電流可達(dá)幾百至上千安培百至上千安培;4.在線并聯(lián)熱備，響應(yīng)時間在線并聯(lián)熱備，響應(yīng)時間10ms，電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)5.免維護(hù)，綠色環(huán)保；免維護(hù)，綠色環(huán)保； 在電力系統(tǒng)中，直流電源屏為變配電設(shè)備提供直流電源，主要用在高在電力系統(tǒng)中，直流電源屏為變配電設(shè)備提供直流電源，主要用在高壓開關(guān)的分合閘等方面，其性能直接影響整個供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。超級壓開關(guān)的分合閘等方面，其性能直接影響整個供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。超級電容器利用自身優(yōu)勢，與蓄電池組組成復(fù)合電源，超容承擔(dān)沖擊負(fù)荷，蓄電容器利用自身優(yōu)勢，與蓄電池組組成復(fù)合電源，超容承擔(dān)沖擊負(fù)荷

10、，蓄電池承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷，從而延長蓄電池使用壽命，降低故障，減少成本。電池承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷，從而延長蓄電池使用壽命，降低故障，減少成本。 電信工業(yè)結(jié)合超級電容器電子電路開發(fā)的電能超高速緩沖存儲器電信工業(yè)結(jié)合超級電容器電子電路開發(fā)的電能超高速緩沖存儲器(Powercache)儲能模式，提供幾秒鐘的備用電源，同時還橋接長期電儲能模式，提供幾秒鐘的備用電源，同時還橋接長期電源。這種電信產(chǎn)品具有十分卓越的優(yōu)點(diǎn)源。這種電信產(chǎn)品具有十分卓越的優(yōu)點(diǎn)不須維修地工作不須維修地工作10年，能年，能快速再充電和抗干擾能力強(qiáng)。快速再充電和抗干擾能力強(qiáng)。 超級電容節(jié)能電梯節(jié)能顯著、具備后備電源功能，成本可通過節(jié)超級電容節(jié)能

11、電梯節(jié)能顯著、具備后備電源功能，成本可通過節(jié)約電費(fèi)回收，應(yīng)用空間極為廣闊。約電費(fèi)回收，應(yīng)用空間極為廣闊。電源控制器電源控制器智能控制器智能控制器超級電容組超級電容組電機(jī)電機(jī)外電源外電源雙向雙向DC/DC 超級電容器被用作民航飛機(jī)艙門提供爆發(fā)動力電源，使超級電容器被用作民航飛機(jī)艙門提供爆發(fā)動力電源，使用壽命可達(dá)用壽命可達(dá)25年，年，140000飛行小時飛行小時 。在地面上，正常操作和。在地面上，正常操作和緊急操作時，門必須被打開，在飛行時，門必須被關(guān)上并鎖緊急操作時，門必須被打開，在飛行時，門必須被關(guān)上并鎖緊緊 ，滑道必須在緊急情況被需要的時候膨脹。，滑道必須在緊急情況被需要的時候膨脹。 利用超

12、級電容器高比功率特性，在醫(yī)療設(shè)備中用作脈沖電利用超級電容器高比功率特性，在醫(yī)療設(shè)備中用作脈沖電源，如激光醫(yī)療設(shè)備曝光瞬間功率高達(dá)源，如激光醫(yī)療設(shè)備曝光瞬間功率高達(dá)20kW，對電源功率特性，對電源功率特性要求極高。相比電解電容，超級電容容量大、功率密度高，極要求極高。相比電解電容，超級電容容量大、功率密度高，極大提高了醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)壓效果及放射次數(shù)。大提高了醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)壓效果及放射次數(shù)。用于電動工具：功率大、充電快、壽命長。電動玩具：用于電動工具：功率大、充電快、壽命長。電動玩具：用于電動玩具：提供瞬時大電流；用于電動玩具：提供瞬時大電流；用在智能三表：應(yīng)用非常成熟、市場規(guī)模非常可觀。用在智能三表

13、：應(yīng)用非常成熟、市場規(guī)模非常可觀。 超級電容器卓越的低溫倍率和放電深度特性，可廣泛和深度應(yīng)用于超級電容器卓越的低溫倍率和放電深度特性，可廣泛和深度應(yīng)用于各類軍用車輛低溫啟動，以及中大功率汽各類軍用車輛低溫啟動，以及中大功率汽/柴油發(fā)電機(jī)組低溫起動應(yīng)用領(lǐng)柴油發(fā)電機(jī)組低溫起動應(yīng)用領(lǐng)域。域。 軍用飛機(jī)（包含直升飛機(jī)）起動用電源車存在的主要問題是在某些軍用飛機(jī)（包含直升飛機(jī)）起動用電源車存在的主要問題是在某些沖擊或浪涌狀態(tài)下發(fā)電機(jī)輸出功率無法滿足要求，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和輸沖擊或浪涌狀態(tài)下發(fā)電機(jī)輸出功率無法滿足要求，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率急速下降甚至熄火。對于超電出功率急速下降甚至熄火。對于超電+蓄電池

14、起動車，可直接和蓄電池蓄電池起動車，可直接和蓄電池并聯(lián)超級電容器模組，以提供飛機(jī)發(fā)動機(jī)起動瞬間所需的大電流，提高并聯(lián)超級電容器模組，以提供飛機(jī)發(fā)動機(jī)起動瞬間所需的大電流，提高起動性能和戰(zhàn)時便攜機(jī)動性能，縮短啟動時間，降低瞬間大電流對蓄電起動性能和戰(zhàn)時便攜機(jī)動性能，縮短啟動時間，降低瞬間大電流對蓄電池造成的損害。池造成的損害。 近防武器的快速響應(yīng)能力需要超級電容器為其伺服機(jī)構(gòu)提供超大近防武器的快速響應(yīng)能力需要超級電容器為其伺服機(jī)構(gòu)提供超大功率、長壽命供電。功率、長壽命供電。 超級電容器應(yīng)用于電子超級電容器應(yīng)用于電子/信息裝備，可以達(dá)到如下效果：信息裝備，可以達(dá)到如下效果：穩(wěn)壓，提高供電質(zhì)量；穩(wěn)壓，提高供電質(zhì)量；作后備電源，防掉電；作后備電源，防掉電；用作脈沖電源，減小電源系統(tǒng)的體積和重量。用作脈沖電源，減小電源系統(tǒng)的體積和重量。 采用超級電容混合電傳動技術(shù)的重型戰(zhàn)術(shù)卡車，燃油消耗率降低了采用超級電容混合電傳動技術(shù)的重型戰(zhàn)術(shù)卡車，燃油消耗率降低了