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超级电容:物理储能揭开储能新章

2013-11-11 08:34
苏子言岁月
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  现在,当说到电动汽车动力总成设计时,“电池”不再是唯一浮现我们脑海中的词汇。随着储能技术的发展,“超级电容”的诞生为电动/混动汽车开启了全新的篇章。超级电容是继机械式储能方式和化学式储能方式之后的第三代储能方式——物理式储能方式。

  超级电容的最大优点在于能够快速地进行充放电,并且功率密度要远高于镍氢电池。得益于此,超级电容不仅能够起到储能、供能的作用,而且还具有使电动汽车短时功率提升的效用。

  高科技研究公司Lux Research分析师Cosmin Laslau表示,超级电容不仅具有超高充放电效率,同时还能给制动能量再生系统和启停系统带来积极作用。一些欧洲和日本车企的微混汽车中采用超级电容,因为这些车型主要针对经常需要启停的城市路况,超级电容能更好地进行能力回收。今年的法兰克福车展上,丰田Yaris Hybrid-R便采用了超级电容。

  Lux Research公司表示,现在全球消费电子业务营收额约为3.66亿美元,其中包括超导体和涡轮叶片控制器这类元件。该公司预计,这项数字将以每年18%的幅度增长。到2018年,重型商用车中将大幅配备超级电容,营收额将达3.23亿美元,而乘用车中设计超级电容的营收额将达到1.52亿美元。

  该公司近期发布了一项名为《交通和电子产品中超级电容的增长趋势》的研究报告。

  传统电池通过缓慢的化学反应产生电能,而超级电容是通过在电极表面高速移动电子产生电能,也就是说超级电容能的产电效率更高。每个超级电容中含有一对图上了活性炭的金属板。

  活性炭为多孔结构,因此其表面积非常大,无论采用化学方式还是物理方式,都能牢牢地“锁”住电荷。

  电极对浸于有机电解质中,用于加速电荷运行。当超级电容充满时,每个碳电极上拥有两层电荷载体涂层表面。这也是超级电容被称为双电层电容的原因之一。

  汽车中的超级电容

  本田开创了将超级电容用于汽车的先河。2002款FCX燃料电池试验车中搭载了本田称作“ultracapacitor”的超级电容。

  不过,直到几年前标致雪铁龙与Maxwell技术公司签订合约,为旗下标致和雪铁龙微混汽车购买了一批超级电容器,用于e-HDI系统中,超级电容才算正式进入量产化应用阶段。同样地,马自达在其i-ELOOP系统中采用了类似的电容技术,使电池在保证启停功能的同时,还能实现制动能量回收的功能。

  超级电容技术的支持者表示,超级电容相比传统电池更适合于长时间工作,因为它们更稳定。不过在一般微混汽车中,车企仍然偏爱传统电池,因为搭载超级电容将附带一系列其他元件,包括直流-交流转换器、发电机等。这些元件将增加汽车的成本,除此以外,车身重量也将有所增加。

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