汽車超級電容電池

1、 汽車超級電容電池汽車超級電容電池v 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 性能穩(wěn)定，成本低，循環(huán)壽命較短，污染較大但可低成本再生利性能穩(wěn)定，成本低，循環(huán)壽命較短，污染較大但可低成本再生利用。目前在汽車配套中處于壟斷地位。轎車已基本采用富液免維護蓄電池配套。用。目前在汽車配套中處于壟斷地位。轎車已基本采用富液免維護蓄電池配套。作為提高鉛酸電池比功率和比能量的最終目標，更高級的改進技術(shù)是雙極式極板作為提高鉛酸電池比功率和比能量的最終目標，更高級的改進技術(shù)是雙極式極板蓄電池。蓄電池。v 鎳氫電池鎳氫電池 是由貯氫合金負極，鎳正極，氫氧化鉀電解液以及隔膜等組成的可是由貯氫合金負極，鎳正極，氫氧化鉀電解液以及隔膜等組

2、成的可充電電池充電電池, 鎳氫電池優(yōu)先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用鎳氫電池優(yōu)先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用, ,在客車和輕混轎車為主應用在客車和輕混轎車為主應用。但性能比。但性能比鋰電池要差。鋰電池要差。 v 鋰離子電池鋰離子電池 鋰電池在強混、插電式混合動力車、電動汽車是應用發(fā)展主流。鋰電池在強混、插電式混合動力車、電動汽車是應用發(fā)展主流。但目前存在一些問題，尚但目前存在一些問題，尚沒有沒有大規(guī)模商業(yè)應用，但倍受重視發(fā)展很快前景很好。大規(guī)模商業(yè)應用，但倍受重視發(fā)展很快前景很好。汽車電池汽車電池概述概述v 超級超級( (電容電容) )電池電池 超級電容超級電容 列為列為 2006 2006 年世界七大科技發(fā)現(xiàn)之一，有希望

3、成為本世紀新型的綠年世界七大科技發(fā)現(xiàn)之一，有希望成為本世紀新型的綠色能源。色能源。超級電容優(yōu)越的充放電性能、高的比功率特點非常適用汽車的使用特性超級電容優(yōu)越的充放電性能、高的比功率特點非常適用汽車的使用特性 將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。 超級電容電池超級電容電池 是將超級電容和二次電池外并聯(lián)為一體的復合型電池。是將超級電容和二次電池外并聯(lián)為一體的復合型電池。 超級超級電容與電池配合使用，二者完美結(jié)合形成了性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的動力汽車電源電容與電池配合使用，二者完美結(jié)合形成了性能穩(wěn)定、節(jié)能

4、環(huán)保的動力汽車電源，電池為汽車提供持久動力的儲能，超級電容則是為汽車啟動、加速時提供大功，電池為汽車提供持久動力的儲能，超級電容則是為汽車啟動、加速時提供大功率輔助動力儲能，在汽車減速、下坡、剎車時可快速回收并存儲能量。率輔助動力儲能，在汽車減速、下坡、剎車時可快速回收并存儲能量。 超級電池超級電池 是將超級電容和二次電池是將超級電容和二次電池優(yōu)勢互優(yōu)勢互補結(jié)合內(nèi)融為同一單體中。如將補結(jié)合內(nèi)融為同一單體中。如將超級電容與鉛酸電池二者內(nèi)融為一體超級電容與鉛酸電池二者內(nèi)融為一體, , 又稱碳鉛電池。又稱碳鉛電池。 另一有前景方案為將超另一有前景方案為將超級電容和鋰離子電池內(nèi)融為一體級電容和鋰離子電

5、池內(nèi)融為一體. .又稱鋰碳電池又稱鋰碳電池, ,成為理想的超級電池。成為理想的超級電池。汽車電池汽車電池概述概述 鋰電池鎳氫電池鉛酸電池超級超級電容電容電池電池汽汽車車電電池池作為動力電源應用于95%以上的電動叉車電動自行車。作起動電源應用所有的機動車：乘用車、商用車等。作儲能裝置應用于商用、民用領(lǐng)域的應急備用電源。燃料電池作動力電源應用于混合動力汽車。作為動力電源應用于民用領(lǐng)域，如小型家電的電源。作為動力電源應用于混合動力和純電動汽車。作動力電源用于IT業(yè)，如筆記本電腦手機數(shù)碼產(chǎn)品。被認為是純電動汽車的終極動力源，仍在研發(fā)階段。作為汽車、混合動力和電動汽車的主電源。用做汽車某些電子總成的電源

6、或輔助/備用電源等。用于電力工業(yè)，如風力、太陽能發(fā)電的電能存儲。商用民用，如作計算機備用電源，電動玩具電源等。 效率充電性工作溫度范圍環(huán)保性再生利用安全性綜合成本功率成本自放電易獲得性循環(huán)壽命和穩(wěn)定性能量密度功率密度能量成本鉛酸電池鎳氫電池鋰離子電池超級電容一般一般差差好好優(yōu)優(yōu) 超級電容超級電容電池電池( (商用車商用車) )定義定義：超級電容與超級電容與鉛酸鉛酸蓄電池蓄電池外并聯(lián)為一體的復合型電池。外并聯(lián)為一體的復合型電池。特點特點：性價比適于商用車的性價比適于商用車的超級電容電池超級電容電池 這種復式電源可大大降低這種復式電源可大大降低商用車商用車所需蓄電池的容量，減少體所需蓄電池的容量，

7、減少體 積和重量，延長蓄電池的使用壽命，從而降低電源總費用。積和重量，延長蓄電池的使用壽命，從而降低電源總費用。價值價值: 廉價的適用材料與優(yōu)化后的制造工藝使其廉價的適用材料與優(yōu)化后的制造工藝使其性價比競爭力性價比競爭力在商在商 用汽車上推廣應用成為可能。用汽車上推廣應用成為可能。 超級電池超級電池 - - 碳鉛電池碳鉛電池定義：定義：將超級電容和鉛酸電池將超級電容和鉛酸電池優(yōu)勢互優(yōu)勢互補結(jié)合內(nèi)融為同一單體中。補結(jié)合內(nèi)融為同一單體中。特點：特點：性價比適用于乘用車的超級電池。性價比適用于乘用車的超級電池。環(huán)保、減重、延長電池使用環(huán)保、減重、延長電池使用 壽命。壽命。價值價值: 性價比適用于面向

8、乘用車的超級電池（炭鉛電池）市場空間大。性價比適用于面向乘用車的超級電池（炭鉛電池）市場空間大。 超級電池超級電池 - - 鋰碳電池鋰碳電池 由于超級電容具有比二次電池更高的比功率，但由于超級電容具有比二次電池更高的比功率，但鋰電池鋰電池比能量大，比能量大，將二者融為一體優(yōu)勢互補給合，即稱之為超級電池是目前研究發(fā)展重將二者融為一體優(yōu)勢互補給合，即稱之為超級電池是目前研究發(fā)展重點。點。鋰碳電池屬于予研一代鋰碳電池屬于予研一代, ,定位新能源汽車定位新能源汽車, ,目前是技術(shù)跟蹤關(guān)注。目前是技術(shù)跟蹤關(guān)注。 超級電容和鋰離子電池內(nèi)融為一體: 正負極板中一極板為鋰離子脫嵌方式儲能,另一極板為雙電層儲能

9、;或正負極板上均有上二種儲能功能.電解質(zhì)為直接用有機系鋰電池電解液或鋰鹽與超級電容用溶劑復合而成的電解液。 超級電容超級電容( (有機系有機系) ) 超級電容自身技術(shù)發(fā)展而言，提高比能量超級電容自身技術(shù)發(fā)展而言，提高比能量( (能量密度能量密度) )是目前研究重點是目前研究重點之一，努力尋找新的電極活性材料及其相應的成形工藝是研究熱點。超之一，努力尋找新的電極活性材料及其相應的成形工藝是研究熱點。超級電容器可以設(shè)計成一個電極是雙電層電極材料，而另一個電極是準電級電容器可以設(shè)計成一個電極是雙電層電極材料，而另一個電極是準電容材料，這是超級電容器發(fā)展的一個新趨勢。容材料，這是超級電容器發(fā)展的一個新

10、趨勢。 目前世界上研究得最為活躍的是單獨用超級電容器或?qū)⒊夒娙萜髂壳笆澜缟涎芯康米顬榛钴S的是單獨用超級電容器或?qū)⒊夒娙萜髋c二次電池聯(lián)用作為電動汽車的動力系統(tǒng)。與二次電池聯(lián)用作為電動汽車的動力系統(tǒng)。 超級電容超級電容( (電池電池) )定義：超級電容定義：超級電容( (有機系有機系) )與與鋰電池鋰電池外并聯(lián)為一體的復合型電池。外并聯(lián)為一體的復合型電池。 屬高端屬高端超級電容，亦可超級電容，亦可用用于其它領(lǐng)域。于其它領(lǐng)域。特點：特點：高端高端超級電容。超級電容。 這種這種性價比適于性價比適于新能源汽車新能源汽車的復合型電池的復合型電池可降低可降低鋰鋰電池的電池的 容量，減少體積和重量，從

11、而容量，減少體積和重量，從而 降低電源總費用。降低電源總費用。價值價值: 取取決決于超級電容其于超級電容其性價比競爭性價比競爭優(yōu)勢。優(yōu)勢。 超級電容應用超級電容應用( (新能源車新能源車) ) 在在“863”863”電動汽車重大專項中，科技部首次將超級電容器列入該研電動汽車重大專項中，科技部首次將超級電容器列入該研究計劃，和電池一起構(gòu)成復合動力源。究計劃，和電池一起構(gòu)成復合動力源。節(jié)能與新能源汽車示范推廣財節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法政補助資金管理暫行辦法明確將明確將“鋰離子電池鋰離子電池 / / 超級電容器超級電容器”混合混合動力系統(tǒng)納入新能源汽車補貼范圍。動力系統(tǒng)納入新

12、能源汽車補貼范圍。20092009年年6 6月公布的月公布的新能源汽車生新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則中，超級電容器的技術(shù)階段劃分為：混合中，超級電容器的技術(shù)階段劃分為：混合動力乘用車、混合動力商用車的發(fā)展期，純電動乘用車、純電動商用車動力乘用車、混合動力商用車的發(fā)展期，純電動乘用車、純電動商用車的起步期。的起步期。相關(guān)技術(shù)發(fā)展相關(guān)技術(shù)發(fā)展相關(guān)技術(shù)發(fā)展相關(guān)技術(shù)發(fā)展v鋰離子電容具有鋰離子電池負極和雙電層電容正極相結(jié)合的構(gòu)造。鋰離子電容具有鋰離子電池負極和雙電層電容正極相結(jié)合的構(gòu)造。v鋰離子電容器的性能已全面超越雙電層電容器。尤其在能量密度方面鋰離子電鋰離子電容器的性

13、能已全面超越雙電層電容器。尤其在能量密度方面鋰離子電容器是其容器是其3 35 5倍。雖然趕不上鋰離子充電電池，但與鉛蓄電池相當或者更高。倍。雖然趕不上鋰離子充電電池，但與鉛蓄電池相當或者更高。目前，鋰離子電容器已開始實際應用。未來的潛力市場將是汽車領(lǐng)域。日本企目前，鋰離子電容器已開始實際應用。未來的潛力市場將是汽車領(lǐng)域。日本企業(yè)在鋰離子電容器開發(fā)方面走在了世界的前列。業(yè)在鋰離子電容器開發(fā)方面走在了世界的前列。v隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，更為先進耐用的可再充電電池也在不斷出現(xiàn)。國隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，更為先進耐用的可再充電電池也在不斷出現(xiàn)。國外最新開發(fā)的固態(tài)聚合物外最新開發(fā)的固態(tài)聚合物( (

14、電解質(zhì)電解質(zhì)) Li) Li離子電池、離子電池、Li Li 金屬電池，不僅解決了漏金屬電池，不僅解決了漏液問題，而且電池的容量更大，體積更小，更為安全可靠。它們必將成為極有液問題，而且電池的容量更大，體積更小，更為安全可靠。它們必將成為極有潛力的新一代電池產(chǎn)品。潛力的新一代電池產(chǎn)品。 附：參考資料附：參考資料 2007年美國得克薩斯州EEStor的公司宣告了他們“里程碑”式的成果：其產(chǎn)品的關(guān)鍵物質(zhì)鋇鈦酸鹽粉鋇鈦酸鹽粉末末純度達到了99.9994%。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

15、。 EEStor開發(fā)的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，每公斤鋰電池是0.12千瓦時，鉛酸電池只有0.032千瓦時。該突破也對下一代鋰電池的研制者造成威脅。這一技術(shù)所研制的新型超級電容器動力系統(tǒng)將替代一切電化學電池從技術(shù)，儲能電容(超級電容器)才是21世紀最理想的儲能再生動力電源！ 一種超級電容器隔膜，主要由石棉纖維和增強材料構(gòu)成，其特征是在石棉纖維里面添加增強材料，采用濕法造紙的方法制作成超薄、致密、低電阻、高強度的超級電容器專用復合隔膜。廣泛地應用為超級電容器電極的隔離材料，可以較好地降低超級電容器的內(nèi)阻，提高超級電容器的大功率特性。 GE全球研發(fā)中心宣布其混合動力

16、系統(tǒng)研發(fā)團隊成功開發(fā)了一種雙電池系統(tǒng)，這種由高容量鈉電池和高功率鋰電池共同驅(qū)動的新系統(tǒng)，將加速公交巴士、貨運卡車和其他大型車輛的電氣化進程，并有望將電池成本降低20%。如今大多數(shù)類型的電池在容量及功率方面都難以得到兩全。例如，鋰電池可以為車輛提供強勁的動力，但容量很低。而鈉電池則相反，它可以儲存大量能量，但是在功率方面并不突出。 附：參考資料附：參考資料 “目前各種不同正極材料做成的電池，都在做測試，但最終哪種技術(shù)路線能夠成功，要三年以后才能知道。同時，也不排除實驗室發(fā)明出一種成本更低、容量密度更大的電池技術(shù)。” 目前在國內(nèi)，磷酸鐵鋰在電池的容量、反復充放電性能和安全性方面被認為較理想，適合汽

17、車動力電池需要，也已被比亞迪等汽車廠商選用。但杉杉股份的路線并非磷酸鐵鋰，在杉杉股份控股的兩個正極材料公司中，主要產(chǎn)品為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料等。調(diào)研結(jié)果看，在動力電池領(lǐng)域日韓企業(yè)基本以“三元材料+錳酸鋰”為主，美國的三家企業(yè)中，Johnson Controls-Saft 和EndDel也是三元材料+錳酸鋰，磷酸鐵鋰路線的只有A123一家。 “三元材料+錳酸鋰”是目前汽車動力鋰離子電池的主流技術(shù)路線，據(jù)悉日產(chǎn)剛剛在北美投放的純電動汽車Leaf就是錳酸鋰路線。 附：參考資料附：參考資料 汽車頻繁的起步、爬坡和制動造成其功率需求曲線的變化很大，在城市工況下更是如此。一輛高性能的電動汽車的峰值功率

18、與平均功率之比可達16：1。但是這些峰值功率的特點是持續(xù)時間一般都比較短，需求的能量并不高 在新能源汽車領(lǐng)域，超級電容器可與二次電池配合使用，實現(xiàn)儲能并保護電池的作用。通常超級電容器與鋰離子電池配合使用，二者完美結(jié)合形成了性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的動力汽車電源。鋰離子電池解決的是汽車充電儲能和為汽車提供持久動力的問題，超級電容器的使命則是為汽車啟動、加速時在短時內(nèi)提供所需的峰值能量, 在汽車減速、下坡、剎車時可快速回收并存儲能量，保護電池的安全穩(wěn)定運行。 超級電容用在城市軌道交通系統(tǒng), 既能穩(wěn)定線網(wǎng)電壓,又能回收一定的制動能量。隨著國內(nèi)城市軌道交通的迅猛發(fā)展, 研制出適用于城市軌道交通的超級電容器,將有利于建設(shè)節(jié)能型的城市軌道交通系統(tǒng)。 超級電容器在風能、太陽能發(fā)電利用中具有得天獨厚的優(yōu)勢。目前風能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)普遍采用蓄電池作為貯能或緩沖裝置，由于風力和陽光強度的不穩(wěn)定，可能引起蓄電池反復頻繁充電，導致電池壽命縮短。而超級電容器因具有數(shù)十萬次以上的充放電循環(huán)壽命和完全免維護、高可靠性等特點，很快成為貯能緩沖裝置的首選，達到保護蓄電池的功能。此外，在有強負載的系統(tǒng)中，利