引起廣泛質(zhì)疑的EEStor超級(jí)電容電池現(xiàn)與洛克希德?馬丁公司簽定授權(quán)協(xié)議。洛克希德—馬丁公司目前是美國(guó)第一大國(guó)防承包商,創(chuàng)建于1913年,1932年改稱(chēng)洛克希德飛機(jī)股份有限公司,1938年改為現(xiàn)名。這下還懷疑EEStor超級(jí)電容電池的人該減少了吧。看來(lái)他們聲稱(chēng)的超級(jí)電容:充電5分鐘,可儲(chǔ)能52.22KWH,供14匹馬力的電動(dòng)汽車(chē),以每小時(shí)96公里速度使用5小時(shí),行駛480公里??赡懿皇谴蹬?。一場(chǎng)電池革命可能即將發(fā)生。
EEStor 超級(jí)電容電池的原理很簡(jiǎn)單,即傳統(tǒng)的法拉第電容,兩片電極夾電介質(zhì),高中的物理知識(shí),但他們只不過(guò)把電極厚度做到1?m,電介質(zhì)的介電常數(shù)做到19861,耐壓做到557V/?m,厚度做到9.81?m,比能量密度達(dá)402WH/公斤(10 times the energy density of lead acid batteries at 1/10th the weight and volume)。
洛馬公司及通用、ZENN公司負(fù)責(zé)人到場(chǎng),確認(rèn)裝置在3500V電壓下介質(zhì)介電常數(shù)達(dá)到22000點(diǎn),儲(chǔ)能密度超過(guò)400WH/KG(是目前鋰電池能量密度的四倍),公司將按照合同在年底為武器商及汽車(chē)商提供樣品進(jìn)行實(shí)測(cè)。 如果這種裝置用在汽車(chē)上,甚至高速列車(chē)上,列車(chē)將獲得巨大的額外動(dòng)力
美國(guó)人采用了濕化學(xué)工藝,摻雜改性的高介電常數(shù)鈦酸鋇納米顆粒材料,雙層包覆氧化鋁與鈣鎂硅酸鹽物質(zhì),包覆層厚度100埃米,復(fù)合PET絕緣聚合物材料,熱壓成型1微米的薄膜,擊穿電壓超過(guò)4000V,薄膜表面噴涂9微米厚的金屬電極涂層,形成超高壓超薄平板電容器組件,儲(chǔ)能密度還有很大的提升空間,如果工藝成熟,意味著徹底淘汰內(nèi)燃機(jī)。電容器特性無(wú)限充放電次數(shù),無(wú)電化學(xué)反應(yīng),超高充放電倍率,超高功率。
EEStor公司又公布了第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)他們生產(chǎn)陶瓷疊片式超級(jí)電容器的關(guān)鍵材料納米鈦酸鋇的檢測(cè)結(jié)果。結(jié)果顯示:鈦酸鋇的介電常數(shù)達(dá)到了22500,工作溫度范圍不是前面宣布的-40~49度,而是-20~65度。
EEStor公司的合作伙伴加拿大的ZENN電動(dòng)汽車(chē)公司發(fā)表公告宣稱(chēng)由于鈦酸鋇的量產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得重大突破,2009年底,他們將量產(chǎn)裝備有EEStor公司電源系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)。但是他們?nèi)匀粵](méi)有公布電源系統(tǒng)的電壓及自放電率。同時(shí)他們還宣布繼續(xù)增持EEStor公司的股份,加大對(duì)EEStor公司的投資。
面對(duì)從互聯(lián)網(wǎng)獲取的這些有關(guān)EEStor公司的信息,我一直抱持著寧可信其有不可信其無(wú)的態(tài)度,密切關(guān)注著這家公司的公開(kāi)信息,同時(shí)也在關(guān)注鈦酸鋇的生產(chǎn)技術(shù),陶瓷疊片式電容器的生產(chǎn)技術(shù)。我不僅希望EEStor公司取得成功,也希望我們中國(guó)的企業(yè)關(guān)注這一新的產(chǎn)品。我不希望看到我們的新能源產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)哀鴻遍地的景象,我希望我們能夠成為真正的顛覆者。
一:市場(chǎng)規(guī)模:
針對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)大發(fā)展的機(jī)遇,現(xiàn)在大家都在拼命研發(fā)磷酸鐵鋰的汽車(chē)動(dòng)力電池,但按照技術(shù)發(fā)展,由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的固有缺陷,預(yù)計(jì)在未來(lái)2~3年,磷酸鐵鋰動(dòng)力電池會(huì)被逐漸淘汰?,F(xiàn)在的汽車(chē)動(dòng)力電池主要有以下四種:
A:最低檔: 鉛酸電池 能量密度0.03~0.05度/kg,太低,污染重,只能用在現(xiàn)在的電瓶自行車(chē)。 B:低檔: 鎳氫電池,0.1~0.2度/kg, 價(jià)格昂貴,行駛很短60~80km,電動(dòng)汽車(chē)上沒(méi)前途。
C:高檔: 磷酸鐵鋰電池,0.40~0.50Ah/kg, 價(jià)格較貴,深圳比亞迪電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)一次充電行駛350~400km. 但安全風(fēng)險(xiǎn)較大。
D:超高檔: 超級(jí)電容動(dòng)力電池,1~2度/kg,價(jià)格便宜,會(huì)成為動(dòng)力電池的主流。
(1) 高耐壓超級(jí)電容動(dòng)力電池: 和鎳氫電池/磷酸鐵鋰動(dòng)力電池相比,超級(jí)電容動(dòng)力電池更具有優(yōu)勢(shì),
① 能量密度高: 300~1000Ah/kg,是鎳氫電池的5~10倍,磷酸鐵鋰的3~5倍
② 不經(jīng)過(guò)電能/化學(xué)能的轉(zhuǎn)化損耗,電能利用率高達(dá)95%
③ 安全: 不存在易燃易爆物質(zhì),不會(huì)爆炸
④ 經(jīng)久耐用: 10~50萬(wàn)次的充電循環(huán),確保使用壽命≥10年
⑤ 價(jià)格便宜: 預(yù)計(jì)只有鎳氫電池的20%,磷酸鐵鋰的30%~40%
市場(chǎng):
(1)汽車(chē)動(dòng)力電池:
現(xiàn)在的動(dòng)力電池很昂貴,接近20000元/輛,只有大幅降低電池成本,電動(dòng)汽車(chē)才會(huì)大規(guī)模普及,鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池的原料成本很高,是很難普及的。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng): 從2010年,按純電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量200萬(wàn)量計(jì)算,每輛20000元的動(dòng)力電池,總計(jì) 2,000,000輛 * 20000元= 16* 1010元 = 1600億元 出口國(guó)外汽車(chē)公司:
(2)電動(dòng)自行車(chē):
? ? ? ?和現(xiàn)有的48V/20Ah鉛酸電瓶的40~50km路程相比,超級(jí)電容動(dòng)力電池可以使一次充電的行程達(dá)到200km,和鉛酸電瓶競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)太強(qiáng)了,完全淘汰摩托車(chē),但需要研發(fā)配套的穩(wěn)壓穩(wěn)流電路,使電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
電動(dòng)自行車(chē)的電瓶可以較小,預(yù)計(jì)在1000元左右,估計(jì)市場(chǎng)規(guī)模: 300萬(wàn)輛 * 1000元/輛 = 30億元
(3) 家用太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)存電池:
建立一個(gè)太陽(yáng)能家用發(fā)電系統(tǒng),屋頂太陽(yáng)能發(fā)電后被儲(chǔ)存到超級(jí)電容電池,儲(chǔ)存的電能經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓裝置供應(yīng)家庭獨(dú)立的供電。
現(xiàn)在太陽(yáng)能光伏電池較貴,一旦技術(shù)進(jìn)步后價(jià)格大幅下降,家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)就會(huì)向太陽(yáng)能熱水器一樣普及。
(4) 家用省電器:
? ? ? ? ?一般家用耗電在5~10度/天,利用分時(shí)電表差價(jià),在下半夜半價(jià)時(shí)充電儲(chǔ)存5~10度電,白天放電使用,節(jié)省一半的電費(fèi)。市場(chǎng)需求應(yīng)該很大。
(5) 變電設(shè)備的意外啟動(dòng)電源
(6) 風(fēng)力發(fā)電的電源儲(chǔ)存
我們正在發(fā)展一種高電壓的超級(jí)電容動(dòng)力電池,性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比磷酸鐵鋰動(dòng)力電池優(yōu)異。由于采用了全球獨(dú)創(chuàng)的新型固體功能材料,實(shí)現(xiàn)了超級(jí)電容的超高容量和高耐壓。 這種高耐壓超級(jí)電容電池具有如下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)充電速度快:由于不存在電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能的化學(xué)反應(yīng),充電10秒~10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上;
(2)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)10萬(wàn)次~50萬(wàn)次,沒(méi)有“記憶效應(yīng)”;
(3)大電流放電能力超強(qiáng),能量轉(zhuǎn)換效率高,過(guò)程損失小,大電流能量循環(huán)效率≥90%;
(4)功率密度高,可達(dá)300AH/kg~1000AH/kg,相當(dāng)于磷酸鐵鋰電池的5~10倍;
(5)產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過(guò)程均沒(méi)有污染,是理想的綠色環(huán)保電源;使用的原料都是廉價(jià)金屬。
(6)充放電線路簡(jiǎn)單,無(wú)需充電電池那樣的充電電路,安全系數(shù)高,長(zhǎng)期使用免維護(hù);
(7)超低溫特性好,溫度范圍寬-50℃~+170℃;
(8)檢測(cè)方便,剩余電量可直接讀出;
(9)單節(jié)容量范圍:1000F--6000F 。
(10)高耐壓: 能耐電壓≥300V。
(11)只要穩(wěn)定電壓,沒(méi)有過(guò)充電損害電池。 一:超級(jí)電容動(dòng)力電池的儲(chǔ)存能量:
我們可以如下計(jì)算超級(jí)電容動(dòng)力電池的儲(chǔ)存電量功率:
1-1:永不磨損超級(jí)電容動(dòng)力電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn): 充入電壓:220v 電容量: 200F/kg
1-2:?jiǎn)喂?jié)滿容存儲(chǔ)電能: 儲(chǔ)能公式Q=1/2*CU2 重量: 接近1.0kg
Q= 1/2*CU2 =1/2* 200F * 220V = 4.84*106J= 1.34度/kg
實(shí)際放電量95%,到開(kāi)路電壓48V Q= 6.7 * 95% *48V =~1.2度電。
按照現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)耗電量測(cè)試結(jié)果15度電/100公里,60節(jié)的電池組并聯(lián),一次充滿電可以行駛≥400公里。
二:和現(xiàn)有超級(jí)電容的比較:
國(guó)內(nèi)錦州百納也生產(chǎn)超級(jí)電容,但他們都是電解電容器,由于電解電容器容易擊穿,電解質(zhì)有腐蝕性,容易老化,耐壓很低僅僅2.7V,無(wú)法實(shí)用于汽車(chē)動(dòng)力電池。2008年上海張江開(kāi)行了國(guó)內(nèi)第一輛超級(jí)電容公交車(chē),由于他們采用的是超級(jí)電解電容,存在的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題很多。
2-1: 缺點(diǎn):
(1)超級(jí)電容耐電壓太低,儲(chǔ)電量不夠: 電池組只有≤10度的電量?jī)?chǔ)存,公交車(chē)測(cè)試耗電量1.4度/km,行駛里程太短。
(2)電解電容器漏電流很高,夏天經(jīng)常故障: 電解電容高溫下漏電流大幅增加,容量下降。按照漏電流溫度曲線,電解電容已經(jīng)接近技術(shù)極限,很難再提高了。
(3)單個(gè)電容量不大: ≤1000F
(4)耐壓太低:國(guó)內(nèi)全部是0.9V~2.7V,根據(jù)電量公式Q=CU,電容的充電量和電壓/電容值最顯著,提高充電耐壓能大幅提高電容儲(chǔ)電量。
2-2:優(yōu)點(diǎn):
(1) 電容汽車(chē)制動(dòng)性能優(yōu)異
(2) 安全環(huán)保
2-3:永不磨損超級(jí)電容動(dòng)力電池:
(1)沒(méi)有電解質(zhì),采用新型固體功能材料,由于介電常數(shù)達(dá)到≥30000,比電解電容大幅提高電容量。
(2)高耐壓: 可以基本實(shí)現(xiàn)220V電壓充電,擊穿電壓更高。
(3)不磨損:
(4)安全: 內(nèi)部沒(méi)有易燃易爆物質(zhì)和侵蝕性物質(zhì)。
超級(jí)電容電池注意事項(xiàng):
1、超級(jí)電容器具有固定的極性。在使用前,應(yīng)確認(rèn)極性。
2、超級(jí)電容器應(yīng)在標(biāo)稱(chēng)電壓下使用:當(dāng)電容器電壓超過(guò)標(biāo)稱(chēng)電壓時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電解液分解,同時(shí)電容器會(huì)發(fā)熱,容量下降,而且內(nèi)阻增加,壽命縮短,在某些情況下,可導(dǎo)致電容器性能崩潰。
3、超級(jí)電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中,高頻率的快速充放電會(huì)導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱,容量衰減,內(nèi)阻增加,在某些情況下會(huì)導(dǎo)致電容器性能崩潰。
4、安裝超級(jí)電容器后,不可強(qiáng)行傾斜或扭動(dòng)電容器,這樣會(huì)導(dǎo)致電容器引線松動(dòng),導(dǎo)致性能劣化。
5、在焊接過(guò)程中避免使電容器過(guò)熱:若在焊接中使電容器出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象,會(huì)降低電容器的使用壽命,例如:如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板,焊接過(guò)程應(yīng)為260℃,時(shí)間不超過(guò)5s。
6、將電容器串聯(lián)使用時(shí):當(dāng)超級(jí)電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時(shí),存在單體間的電壓均衡問(wèn)題,單純的串聯(lián)會(huì)導(dǎo)致某個(gè)或幾個(gè)單體電容器過(guò)壓,從而損壞這些電容器,整體性能受到影響。