锂离子电容器开发全解

最适合用于混合动力车我们还进一步将LIC用于混合动力车作为了目标。

此前由于EDLC容量不足，混合动力车主要采用镍氢充电电池，但LIC的能量密度是EDLC的4倍，因此认为可以用于混合动力车。

LIC的优点如上文所述，是可大幅扩大充放电深度。

镍氢充电电池和LIB如果扩大充放电深度会导致劣化，因此其充放电深度一直在40％左右。

也就是说，容量实际上只利用了40％。

如此看来，用容量虽然小，但能以100％的深度充放电的LIC构成模块，也可实现不逊于充电电池的外形尺寸和重量。

在很多方面具有优势的LIC图7是面向混合动力车试制的模块。

模块的外形尺寸为400mm×400mm×90mm。

容量为240Wh，工作电压为144～72V。

该模块可设置在车辆前座下方，用一个模块能满足辅助发动机驱动的弱混合动力车，用两个模块可支持仅靠马达行驶的强混合动力车。

图7：面向混合动力车开发的模块面向混合动力车开发的模块，容量为240Wh，其外形可供设置在前座下方。

表5是实际使用的混合动力车模块与用我们的LIC构成的模块的比较。

若A～C公司的混合动力车的充放电深度为40％左右，则利用我们开发的模块就能充分确保相同的性能。

而且，如果实际容量相同，LIC在寿命、充电状态管理、安全性、设置自由度以及系统小型化等上具有优势。

寿命、充电状态管理和安全性优势基于前述的LIC特征。

而关于设置自由度，因LIC耐高温，所以设置场所的限制小。

另外，由于具备耐高温的特征，无需采用水冷等需要严格温度管理的冷却方式，因此有助于实现系统的小型化。

高容量化和低温特性的改善我们认为，今后随汽车的电动化的一步步推进，蓄电元器件会在混合动力车等高输出用途和电动汽车等高容量用途上发展，特别是高输出用途的市场会扩大。

虽然还未被充分认识到，但我觉得对蓄电元器件而言，完善的寿命管理尤为重要。

蓄电元器件最希望避免的是出现突然无法使用的情况。

为避免陷入这种事态，需要高精确地管理蓄电元器件。

电容型锂离子电池原理、性能全解析锂电池和超级电容是两种非常有潜力、应用非常广泛的储能装置，其原理、特性、应用范围都有很大差异、各有所长。

石墨烯自问世以来，就因为其强大的导电性能被看做革命性的储能材料。

试想一下，如果将超级电容、锂电池和石墨烯这三者结合，将碰撞出什么样的火花呢？充电5分钟！续航500公里！石墨烯电池让动力无忧！石墨烯，是由碳原子组成的单原子层平面薄膜，厚度仅为0.34纳米，单层厚度相当于头发丝直径的十五万分之一。

是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料，透光性好，能折叠。

因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。

石墨烯是世界上导电性最好的材料，在传统的手机锂电池中加入了石墨烯复合导电粉末，提高了电池的倍率充放电性能和循环寿命。

然而，制备技术难题是阻碍石墨烯实现其潜在价值的最大“拦路虎”。

目前，大多数的石墨烯电池技术还处于研发实验阶段，我们真的要等很久吗？日前，珠海聚碳复合材料有限公司旗下全资子公司聚碳动力已经研发出一款真正意义的石墨烯电池商用产品，一举将处于实验室阶段的石墨烯电池拉入电池市场，成功解决现有电源电池不稳定、充电慢、容量低的难题。

珠海聚碳采取了综合性能平衡设计思路，巧妙地将全新的石墨烯基复合碳材料引入电容电池的正负极，将普通超级电容器与高能电池结合为一体，开发出超高性能的新型电池。

核心技术其核心技术奥秘在于采取了综合性能平衡设计思路，巧妙地将全新的石墨烯基复合碳材料引入电容电池的正负极，实现了普通超级电容器与高能电池结合为一体，从而兼有一般超级电容器和蓄电池的优异性能。

用途石墨烯全碳电容电池是一种全能的新型动力电源。

可解决电动汽车动力问题，还可以在水面舰艇、潜艇、无人机、导弹以及航天领域中应用。

特别是其独具的安全性能将会对电动车产业发展带来深刻影响。

这一产品集锂离子电池能量密度和超级电容器功率密度优势于一身，按照新国标检测，循环寿命达4000次以上，使用温度范围从零下30摄氏度至零上70摄氏度。

锂离子电容器的开发：制成模块和铅蓄电池组合使用通过制成模块来削减成本大型蓄电元器件并不是只要便宜就好的产品，其长期可靠性非常重要，一旦发生问题就会失去市场的信赖，最终会造成巨大损失。

在实际使用条件下，不是单元单体使用，而是需要制成模块，以确保既定的电压或输出功率，因此必须实现模块的低成本化。

LIC可由以下3点来削减模块成本：①单元单体的电压较高，可减少单元数量；②高温耐久性出色，设置条件比较宽松；③可削减管理成本。

关于①，制成既定电压的模块时，单元电压越高，使用的单元数量越少。

例如，电压为300V时，需要120个EDLC的2.5V单元，而使用LIC的3.8V单元只需80个即可。

由于②的特性，可在比较广泛的温度条件下使用。

像LIB那样，需要进行非常严密的温度管理时，则设置场所会受限。

但如果高温耐久性出色，可放宽对温度环境的限制，因此设置场所的自由度较高，能为削减成本做出贡献。

③的管理成本，是指蓄电元器件的管理系统“Battery Management System（BMS）”相关的成本。

LIB 等充电电池的充放电曲线会随着电流值和温度环境发生巨大变化，因此为管理充电状态，BMS会花费成本。

LIC如图3所示，充放电曲线的斜率不会随着电流值发生大幅变化。

这种趋势也不会随温度而变化，只需管理电压就能掌握充电状态，因此可降低BMS的成本。

图3：即使电流值发生变化也容易管理充电状态的LIC（点击放大）LIC即使输入输出时的电流值发生大幅变化，其斜率也不会改变，因此可轻松管理单元的充电状态。

电力再生市场占LIC的一大半市场以上介绍了LIC的一般特征，下面将介绍我们开发的LIC——EneCapTen的特征（图4）。

EneCapTen 的单元采用重视散热性的层压构造，可进行大电力的充放电。

寿命极长，达到10万次以上。

另外，考虑到环境负荷，没有使用铅等重金属。

图4：FDK开发的LIC“EneCapTen”（点击放大）单元采用层压构造（a）。

详解锂离子电容器开发（一）高电压、大容量、安全性高FDK开发出了输出功率高、充放电循环特性出色的锂离子电容器。

现已开始用于高电压暂降补偿装置和太阳能发电的负荷平均化等领域，此外，其在混合动力车等需要高输出功率的汽车领域的应用也有进展。

本文将由FDK介绍锂离子电容器的特性以及面向混合动力车等采取的举措。

近年来，为应对化石燃料枯竭和防止地球变暖，人们采取了各种对策。

针对化石燃料问题，积极导入了太阳能发电和风力发电等自然能源。

在防止地球变暖方面，开始针对CO2排量高的汽车实施电动化及马达辅助驾驶等减排对策。

但这些对策导致电力系统不稳定和用电量增加等新课题浮出了水面。

要解决这些课题，蓄电元器件必不可少。

此前的蓄电元器件一直以锂离子充电电池（LIB）为中心推进开发，但因用途的不同，LIB的输出特性和充放电循环寿命（以下简称寿命）存在极限。

我们面向LIB难以支持的用途，开发出了高输出长寿命的锂离子电容器（LIC）“EneCapTen”。

本文将介绍LIC面向今后有望增长的市场——混合动力车市场的应用方案。

高电压大容量LICLIC是正极采用活性炭、负极采用碳材料、电解液采用锂离子有机物（盐：LiPF6，溶剂：PCEC）的电容器。

正极通过双电层的效果蓄电。

负极与LIB一样，由锂离子的氧化还原反应而蓄电。

通过添加锂离子，LIC不但电压升高至约4V，还提高了负极存储的静电容量，单元整体的静电容量可增至原双电层电容器（EDLC）的2倍左右。

因此，LIC与EDLC相比具有高电压大容量的优点例如，单位体积的能量密度为10～50Wh/L，较EDLC的2～8Wh/L的容量要大得多。

虽然比LIB能量密度较低，但LIC的输出密度高、寿命长。

此外，还具有高温特性出色以及自放电比EDLC小的两大特点。

正极不同，安全性较高目前，蓄电用途主要的要求有三点：①安全性、②长寿命、③低价位。

其中①的安全性是最重要的要素。

蓄电元器件是用来储存能源的，如果不能稳定储存，则随着能量密度的升高，元器件会变得非常危险。