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日志

 
 

超级电容可作为今后电动车电池的发展方向  

2008-01-12 19:28:20|  分类: 电动车技术交流 |  标签: |举报 |字号 订阅

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超级电容是一种新型储能装置,它是靠极化电解液来储存静电能量的电化学装置,又称为电化学双层电容,但是在储能机理上,它是高度可逆的,寿命很长,可以千万次地反复充放电,而且在很大的电流下(10至1000安培)可以快速充放电,此外有很宽的电压范围(0至2.7V)和工作温度范围(-40至+65℃)。

原理

超级电容器也属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量.传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离,两块极板之间为真空(相对介电常数为1)或一层介电物质(相对介电常数为ε)所隔离,电容值为:

C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF)

其中A为极板面积,d为介质厚度

所储存的能量为:

E = 1/2 C (ΔV)2

其中C为电容值,ΔV为极板间的电压降.可见,若想获得较大的电容量,储存更多的能量,必须增大面积A或减少介质厚度d.

双电层电容器中,采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层,相当于两个电容器串联,如图所示:

由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积A),而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d),根据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能.

性能特点:

1. 具有法拉级的超大电容量;

2. 比脉冲功率比蓄电池高近十倍;

3. 充放电循环寿命在十万次以上;

4. 能在-40oC-60oC的环境温度中正常使用;

5. 有超强的荷电保持能力,漏电源非常小。

6. 充电迅速,使用便捷;

7. 无污染,真正免维护。

应用说明:

  超级电容器作为大功率物理二次电源,在国民经济各领域用途十分广泛。在特定的条件下可以部分或全部替代蓄电池,应用在某些机电(电脉冲)设备上,可使其产生革命性进步。

1. 配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统,如:汽车、坦克、铁路内燃机车等,能有效保护蓄电池,延长其寿命,减小其配备容量,特别是在低温和蓄电池亏电的情况下,确保可靠启动。

2. 用作高压开关设备的直流操作电源,铁路驼峰场道岔机后备电源,可使电源屏结构变得非常简单,成本降低,储能电源真正免维护。

3. 用作电动车辆起步,加速及制动能量的回收,提高加速度,有效保护蓄电池,延长蓄电池使用寿命,节能。

4. 代替蓄电池用于短距离移动工具(车辆),其优势是充电时间非常短。

5. 用于重要用户的不间断供电系统。

6. 用于风力及太阳能发电系统。

7. 应用电脉冲技术设备,如:点焊机、轨道电路光焊机、充磁机、X光机等。

电动车    

哈尔滨工业大学近日研制成功一款超级电容电动车,一次只需充电15分钟便能连续行驶25公里,最高时速可达52公里。这项技术日前通过了黑龙江省科技厅组织的专家鉴定。

  据哈工大电磁与电子技术研究所副所长崔淑梅介绍,一般电动车以电池为充放电装置,充放电时间长,在低温条件下放电不理想,使用寿命较短。在“十五”期间,研究所承担了“以电容为能源的电动车”的项目研究,历时4年先后研制出第一代超级电容客车的原理样车和这种第二代超级电容客车的功能样车。据介绍,超级电容客车采用超级电容器作为充放电装置,充放电时间短,循环使用寿命长,具有很高的可靠性和安全性。使用这种电容器的电动车无污染、零排放、低温特性好,适合北方寒冷地区,具有良好的市场前景和社会效益。

  据了解,目前,这项研究在以电容为能源的电动车连续行驶里程、最高车速等方面达到了国际先进水平。据崔淑梅介绍,这种超级电容电动车2007年将在哈尔滨市公交系统试运行,预计在2008年可推向市场。

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