因?yàn)橹袊旌蟿?dòng)力客車對超級電容器的需求發(fā)生了變化,超級電容器的市場領(lǐng)導(dǎo)者麥克斯韋技術(shù)公司的地位出現(xiàn)了暫時(shí)的動(dòng)搖。
它現(xiàn)在面對的最強(qiáng)大的革新者正在銷售大型超級電容器組給電網(wǎng)管理和大型工程車輛的能量收集領(lǐng)域的供應(yīng)商。雖然最近有很多超級電容器公司被迫關(guān)門或被收購,但新進(jìn)制造商Ioxus的業(yè)務(wù)增長率達(dá)到了100%,而另一家公司Nippon Chemicon的增長還要更快。
什么是超級電容?
超級電容器是建立在德國物理學(xué)家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器。眾所周知,插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)符號相反的過剩電荷,從而使相間產(chǎn)生電位差。那么,如果在電解液中同時(shí)插入兩個(gè)電極,并在其間施加一個(gè)小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓,這時(shí)電解液中的正、負(fù)離子在電場的作用下會(huì)迅速向兩極運(yùn)動(dòng),并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層,即雙電層,它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生的極化電荷相似,從而產(chǎn)生電容效應(yīng),緊密的雙電層近似于平板電容器,但是,由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多,因而具有比普通電容器更大的容量。
雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較大,因此,可在無負(fù)載電阻情況下直接充電,如果出現(xiàn)過電壓充電的情況,雙電層電容器將會(huì)開路而不致?lián)p壞器件,這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時(shí),雙電層電容器與可充電電池相比,可進(jìn)行不限流充電,且充電次數(shù)可達(dá)10E6次以上,因此雙電層電容不但具有電容的特性,同時(shí)也具有電池特性,是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。
當(dāng)下發(fā)展
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示未來十年內(nèi)超級電容器的增長率將達(dá)到30%。越來越多的制造商將取得訂單。
超級電容器在拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)有一個(gè)明確的路線圖。加州大學(xué)戴維斯分校的Burke教授認(rèn)為,本田和馬自達(dá)公司開始在其傳統(tǒng)和混合動(dòng)力汽車上采用超級電容器將迫使其他廠家采用更優(yōu)化的以超級電容器為中心的方案來設(shè)計(jì)和提高可靠性和性能。他認(rèn)為,目前被看好的鋰離子電池和超級電容器之間的能量密度的差值其實(shí)遠(yuǎn)小于之前的理論值,因?yàn)樵诨旌蟿?dòng)力模式下,動(dòng)力總成設(shè)計(jì)者僅使用電池容量的5-10%,以完成快速充/放電。
人們都想儲存很多能量,但這并不是最佳的方式。事實(shí)上,Burke在自己的混合動(dòng)力汽車上進(jìn)行過轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行了廣泛的研究,他發(fā)現(xiàn)可以采用更小的超級電容器來滿足混合動(dòng)力車的需要。
許多汽車制造商正在針對下一代混合動(dòng)力車評估超級電容器,繼中國客車制造商的實(shí)踐之后,德國的MAN客車、豐田的一級方程式賽車,雅力士概念車和其他混合動(dòng)力電動(dòng)汽車都在考慮采用超級電容器代替鋰離子電池。
另外,目前還有一種趨勢,就是在傳統(tǒng)汽車的起停系統(tǒng)和能量收集發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中采用超級電容器,使之可以運(yùn)行在低溫和嚴(yán)苛的工作周期中。Burke教授認(rèn)為,在電動(dòng)汽車中采納超級電容器,終有一天會(huì)出現(xiàn)跳躍式發(fā)展,但對他來說,“這需要一個(gè)漫長的過程”。
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