超级电容器发展现状及发展前景分析
- 格式:docx
- 大小:204.17 KB
- 文档页数:8
超级电容器的现状及发展趋势一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对能源需求的日益增长,超级电容器作为一种新兴的储能器件,正逐渐在能源储存和转换领域崭露头角。
本文旨在全面概述超级电容器的现状及其未来发展趋势,从而为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考。
本文将回顾超级电容器的历史发展,探讨其从概念提出到实际应用的过程。
文章将详细介绍超级电容器的基本原理、结构特点以及性能优势,以便读者对其有深入的理解。
在此基础上,文章将重点分析当前超级电容器在各个领域的应用状况,如交通运输、电力储能、电子设备等领域。
同时,文章还将探讨超级电容器在实际应用中面临的挑战和问题,如成本、安全性、寿命等。
本文还将关注超级电容器的未来发展趋势。
随着材料科学、纳米技术、电化学等领域的进步,超级电容器的性能有望得到进一步提升。
文章将预测超级电容器在未来可能的技术突破和市场应用前景,包括新型电极材料的开发、电容器结构的优化、以及与其他能源储存技术的融合等。
本文将全面梳理超级电容器的现状及其未来发展趋势,旨在为读者提供一个清晰、全面的视角,以便更好地把握超级电容器在能源储存和转换领域的发展动态。
二、超级电容器的现状超级电容器,作为一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,以其独特的性能优势在现代能源领域引起了广泛的关注。
目前,超级电容器的应用已经渗透到了许多领域,包括交通、能源、工业、电子等。
在交通领域,超级电容器以其高功率密度和快速充放电的特性,被广泛应用于电动公交、混合动力汽车以及电动汽车的启动和加速过程中。
超级电容器能够在短时间内提供大量的电能,使车辆在短时间内达到较高的速度,从而提高车辆的动力性能。
超级电容器还可以作为车辆的辅助能源,与电池配合使用,延长车辆的续航里程。
在能源领域,超级电容器被用作风力发电和太阳能发电系统的储能装置。
在这些系统中,超级电容器可以平滑输出电能,避免由于风速和日照强度的不稳定而导致的电能波动。
超级电容发展现状
超级电容技术在过去几年中取得了显著的发展,已经成为电力储存领域的重要解决方案。
超级电容以其高能量密度、快速充放电速率、长寿命和环境友好等优势而备受关注。
目前,超级电容主要应用于电动汽车、可再生能源储存和电子设备等领域。
在电动汽车行业中,超级电容可以实现高能量回收率和快速充电,提高电动汽车的续航里程和性能。
在可再生能源储存中,超级电容可以与电池等其他储能设备结合使用,平衡电网负载和储存多余的电力。
在电子设备中,超级电容可以提供电源备份和瞬态功率支持,提高设备性能和稳定性。
超级电容的研发重点主要集中在提高能量密度和降低成本。
目前,一些新型材料如二维材料、金属有机骨架材料和多孔碳材料等正被广泛研究,以增加超级电容的能量密度。
此外,一些工艺改进和制造技术的引入也有助于降低超级电容的生产成本。
尽管取得了一些重要进展,但超级电容仍面临一些挑战。
其中之一是超级电容的能量密度相对较低,尚无法与传统电池相媲美。
另外,超级电容的高成本也限制了其大规模应用,需要进一步提高制造效率和降低材料成本。
综上所述,超级电容技术在能源储存领域的发展前景广阔。
随着持续的研发和创新,超级电容有望在未来实现更高能量密度和更低成本,为新能源汽车和可再生能源等领域的发展做出重要贡献。
超级电容器的研发及应用前景分析随着科技的不断发展,人们对电力储存技术的需求越来越高。
超级电容器作为一种新型的电力储存设备,具有储存量大、充放电速度快、长寿命等优势,受到了广泛的关注。
本文将从超级电容器的研发历程、目前的应用范围及其未来的发展前景等方面进行分析。
一、超级电容器的研发历程超级电容器是一种新型的电力储存技术,它能够在短时间内带来大量的电能,并具有长寿命和高效能等特点。
其发明历程可以追溯到20世纪70年代,在当时被称为“电容器式电动车”。
随着技术的不断发展,超级电容器的储能密度不断提高,使用寿命也得到了明显改善。
1996年,Maxwell Technologies公司推出了世界上第一款商用超级电容器,标志着超级电容器进入了实用化阶段。
二、目前超级电容器的应用范围超级电容器目前已经广泛应用于多个领域,如电动汽车、UPS(不间断电源)、可再生能源储能、医疗器械、铁路牵引等。
与传统的储能设备相比,超级电容器具有以下优点:1、储存量大,容量可达几百法拉到数千法拉;2、充放电速度快,可在毫秒级别完成;3、寿命长,可达数十万次充放电;4、高效能,能够实现高效能传输和储存。
三、超级电容器的未来发展前景超级电容器作为一种新型的电力储存技术,具有良好的发展前景。
随着技术的不断发展,超级电容器的储能密度将不断提高,使用寿命也将进一步延长。
未来,超级电容器将有望应用于更广泛的领域,如空间航天、智能电网、智能家居等。
1、空间航天超级电容器在航天领域的应用,主要是用于提供电力支持。
航天器通常需要长时间的飞行和停留,而超级电容器能够提供快速而高效的储能和放电,可以满足其对电力的需求。
此外,超级电容器还具有较强的抗辐射性能,适用于在高辐射环境下的航天任务。
2、智能电网随着智能电网的不断发展,超级电容器作为电力储存的重要设备,将在智能电网中得到广泛运用。
超级电容器可以用于调节电压、平衡负载以及提高电力质量,使得电力系统可以更加高效和稳定地运行。
超级电容器的发展现状超级电容器(Supercapacitor),又称超级电容、超级电池、电化学超级电容等,是一种新型的能量存储装置。
与传统的电化学电池不同,超级电容器能够以更高的功率进行快速的充放电,其理论上的寿命更长,并且可以进行成千上万次的充放电循环。
目前,超级电容器的发展进展如下:1. 提高能量密度:超级电容器的能量密度一直是其发展中的关键问题。
近年来,研究人员通过改进电极材料、电解质和结构设计等方面的创新,使得超级电容器的能量密度获得了显著提高。
目前商业化的超级电容器已经能够达到100 Wh/kg,高能量密度的材料和结构设计研究也在不断进行中。
2. 提高功率密度:超级电容器的功率密度是其另一个重要指标。
功率密度指的是电容器能够在短时间内释放大量电能的能力。
近年来的研究表明,通过设计新的纳米结构和提高电解质导电性等方法,已经能够将超级电容器的功率密度提高到几千瓦/千克以上。
这使得超级电容器在需求瞬时高能量输出的领域,例如电动汽车的启动和制动系统,具有广阔的应用前景。
3. 提高循环寿命:超级电容器的循环寿命(即充放电循环次数)也是一个重要指标。
通过改善电极材料的结构和化学稳定性等方面的研究,已经成功地提高了超级电容器的循环寿命。
目前,一些商业化的超级电容器已经可以进行百万次的充放电循环,这使得超级电容器相比传统电化学电池更加持久耐用。
4. 增加应用领域:超级电容器因其快速充放电和长寿命的特点,在一些特定的领域已经开始商业化应用。
例如,超级电容器已经被广泛应用于电动车、电力电子设备、可再生能源储能系统等。
此外,超级电容器还在智能电网、医疗设备、航空航天等领域也有广阔的发展前景。
综上所述,超级电容器在能量密度、功率密度和循环寿命等方面都取得了显著的进展。
未来,随着科学技术的不断进步,超级电容器有望在更多领域发挥重要作用,并逐渐替代传统的电化学电池,成为一种重要的能量存储装置。
超级电容器的应用与发展超级电容器目前在能量存储与释放领域的应用非常广泛。
首先,超级电容器在电动车和混合动力汽车等交通工具上起到了重要的作用。
由于超级电容器具有快速充电和放电的能力,可以为车辆的瞬时需求提供大量电能,从而提高汽车的启动性能和加速性能,减小滞后感。
其次,超级电容器也被广泛应用于储能系统中,如风力和太阳能发电等再生能源的储能系统,以及电网的储能系统。
超级电容器可以在短时间内储存大量的电能,并在需要时快速释放,有效地平衡电网负荷和供应之间的差异,提高电网的稳定性和可靠性。
此外,超级电容器还可以应用于电子设备、军事装备、医疗设备等领域,提供可靠的能量储存和供应。
超级电容器的发展也取得了巨大的进展。
首先,传统的电容器材料如铝电解电容器和陶瓷电容器已经逐渐被高性能碳电极材料取代,这些材料具有更高的比表面积和更好的电导率,能够提高超级电容器的能量密度和功率密度。
其次,新型纳米材料的研究也为超级电容器的发展提供了新的思路。
石墨烯、二维材料、金属有机骨架材料等具有特殊结构和性能的纳米材料,可以提供更大的表面积和更好的电气性能,使得超级电容器具有更高的能量密度和功率密度。
同时,研究人员还通过调控电解液和电极材料的组成和结构,改善了超级电容器的电化学性能,延长了其循环寿命,提高了稳定性。
未来,超级电容器的应用和发展还有许多潜力和挑战。
首先,随着电动交通工具和可再生能源的快速发展,对高性能超级电容器的需求将进一步增加。
因此,超级电容器的能量密度和功率密度还需要进一步提高,以满足更高的应用要求。
其次,超级电容器的成本也需要进一步降低,才能促进其在大规模应用中的普及。
目前,超级电容器的制造成本较高,限制了其在一些应用领域的推广。
因此,研究人员需要努力寻找更便宜和易于制造的材料和工艺,以降低成本。
此外,超级电容器的可靠性和循环寿命也需要得到进一步提高,以满足长期使用的需求。
总的来说,超级电容器具有广泛的应用前景和发展潜力。
超级电容器市场分析现状引言超级电容器是一种高容量、高功率密度、长循环寿命的储能设备,具有快速充放电特性和较低的内阻。
近年来,随着能源存储需求的增长和技术的进步,超级电容器的市场逐渐展现出巨大的潜力。
本文将对超级电容器市场的现状进行分析,并对未来的发展趋势进行展望。
市场规模超级电容器市场在过去几年中呈现快速增长的趋势。
根据市场研究报告,2019年全球超级电容器市场规模达到了XX亿美元,预计到2025年将增长到XX亿美元。
亚太地区是超级电容器市场的主要增长驱动力,尤其是中国市场,由于政府对新能源和汽车行业的支持,使得超级电容器的需求快速增长。
应用领域超级电容器的应用领域广泛,其中最主要的领域包括能源存储、汽车电子、工业设备和消费电子等。
能源存储方面,超级电容器可以作为稳定电压和频率的能量储备装置,广泛应用于电网和风力、太阳能等可再生能源发电系统。
在汽车电子领域,超级电容器可以提供高效的能量回收和释放系统,提高电动汽车的续航里程和加速性能。
此外,在工业设备和消费电子方面,超级电容器也可以用于瞬态电流供应、备用电源和数据存储等。
竞争格局目前超级电容器市场呈现出竞争激烈的格局。
市场上有多家知名的超级电容器制造商,包括Maxwell Technologies、Nesscap Energy、Skeleton Technologies等。
这些公司通过技术创新和产品优势来争夺市场份额。
另外,新兴的超级电容器制造商也在不断涌现,例如国内的上海实德电气和深圳赛亚动力等。
技术进展与挑战虽然超级电容器市场发展迅猛,但仍面临一些技术难题和挑战。
首先,超级电容器的能量密度相对较低,无法与锂离子电池等传统储能设备相媲美。
其次,超级电容器的成本较高,限制了其规模化应用。
此外,超级电容器在高温环境下的性能也存在一定问题,需要进一步改进。
市场前景与趋势未来,随着新能源产业的快速发展和技术的进步,超级电容器市场将继续保持快速增长的势头。
超级电容器在储能系统中的应用与市场前景超级电容器是一种新型的储能装置,具有高能量密度和高功率密度的特点。
它有着很多优点,例如长服务寿命、高效率、快速充放电能力以及较低的维护成本,这使得超级电容器成为一种非常有潜力的储能技术。
在储能系统中,超级电容器可以发挥重要作用,为能源行业带来巨大的变革。
首先,超级电容器在电力系统中的应用非常广泛。
传统的电力系统往往容量不足,无法满足高峰期的需求,而超级电容器的快速充放电能力可以弥补这一不足。
在电力系统中,超级电容器可以作为备用电源,提供快速响应的电能输出,以应对突发事件或高峰期的需求。
此外,超级电容器还可以用于平衡电力负荷,使得电力系统更加稳定可靠。
其次,超级电容器在新能源领域中的应用前景广阔。
随着可再生能源的快速发展,如风能和太阳能等,超级电容器可以作为能量存储装置,将这些不稳定的能源转化为稳定的电力输出。
此外,超级电容器还可以用于电动汽车和混合动力车辆中,提供高效率的能量回收和释放,延长电池的使用寿命,并提高车辆的续航里程。
超级电容器的应用可以进一步推动新能源产业的发展,促进可持续能源的利用。
此外,超级电容器还可以在电网融合和微电网方面发挥重要作用。
电网融合是指将传统电力系统与可再生能源系统相结合,形成一个更加灵活和可靠的电力网络。
超级电容器作为储能装置可以平衡不同能源之间的产能差异,提高电网的可靠性和稳定性。
在微电网中,超级电容器可以作为独立电源单元,提供可靠的能源储备和供应,减少对传统电力系统的依赖。
目前,超级电容器的市场前景十分广阔。
随着可再生能源的发展和新能源车辆的普及,对储能技术的需求不断增加。
超级电容器作为一种高效、可靠和环保的储能装置,将在未来的市场中具有巨大的潜力。
根据市场研究机构的预测,到2025年,超级电容器的市场规模将达到几十亿美元。
未来几年,随着技术的不断进步和成本的降低,超级电容器的市场将呈现出快速增长的趋势。
总结起来,超级电容器在储能系统中的应用前景广阔,可以为电力系统提供备用电源和平衡负荷的能力,为新能源领域的发展提供关键的能量存储装置,同时促进电网融合和微电网的发展。
超级电容器发展现状超级电容器是一种新型的电能存储设备,能够实现高能量密度、快速充放电和长寿命等特点,因此在能源存储领域具有广阔的应用前景。
目前超级电容器的研究和发展正处于高速发展阶段,以下是对超级电容器发展现状的介绍。
首先,超级电容器在材料方面有了重要突破。
传统的电容器使用的是电解液作为介质,而超级电容器利用的是具有高比表面积和高导电性的活性材料,如活性炭和金属氧化物。
近年来,研究人员发现一些新的活性材料如二维材料和纳米材料也具有较高的电容量和导电性,这对超级电容器的发展具有重要意义。
其次,超级电容器在技术方面有了重大突破。
目前,研究人员通过改变电极结构和改进电解质以提高超级电容器的能量密度和功率密度。
例如,采用新的电极结构,如纳米孔洞电极和纳米线电极,能够增加电极表面积并提高电荷的储存能力。
此外,研究人员还通过调节电解质的成分和浓度,提高了超级电容器的电导率和离子迁移速度,从而提高了超级电容器的充放电速度和效率。
再次,超级电容器在应用方面也取得了重要进展。
目前,超级电容器已经广泛应用于交通工具和可再生能源领域。
例如,超级电容器能够实现电动汽车的快速充电和长里程续航,通过回收和利用汽车制动能量来提高能源利用效率。
此外,超级电容器还可以用于可再生能源的储能,如太阳能和风能的储存和释放。
超级电容器还可以用于平衡电网的负载和峰谷切换,从而提高电网的稳定性和效率。
最后,超级电容器还面临一些挑战和问题。
首先,超级电容器的能量密度相对较低,无法与锂离子电池等传统储能设备相比。
其次,超级电容器的成本较高,限制了其大规模商业化应用的发展。
此外,超级电容器的环境适应性和稳定性也需要进一步提高。
综上所述,超级电容器作为一种新型电能存储设备,在材料、技术和应用方面取得了重要突破,但仍面临一些挑战和问题。
随着相关技术的不断进步和成本的降低,相信超级电容器将会在能源存储领域发挥更重要的作用。
超级电容器发展现状
超级电容器是一种新型的电化学储能装置,具有高能量密度和高功率密度的特点,被广泛用于电动车、电网储能等领域。
目前,超级电容器的发展正处于快速增长的阶段,如下所述:
1. 技术改进:超级电容器技术在材料、结构和工艺方面都进行了重大突破和改进。
例如,采用新型电极材料、电解液和分离膜,可以提高能量密度和电容器的循环寿命。
2. 提高能量密度:超级电容器的能量密度一直是其发展的瓶颈,但近年来有了显著提高。
研究人员通过改善电极和电解液材料的性能,以及优化电容器结构,成功地提高了能量密度,并逐渐实现了与传统电池的竞争。
3. 增强循环寿命:超级电容器的循环寿命一直是限制其商业应用的一个关键问题。
近年来,通过优化电极材料、改进电极结构和添加电解液添加剂等手段,使得超级电容器的循环寿命得到了显著改善,并且能够满足许多应用的要求。
4. 应用领域扩大:随着技术的进步和成本的降低,超级电容器的应用领域正在不断扩大。
除了传统的电动车和电网储能应用,超级电容器还被应用于移动设备、智能家居、医疗器械等领域,为这些领域提供了更高效、更可靠的储能解决方案。
5. 市场前景广阔:超级电容器作为一种非常有前景的储能技术,其市场潜力巨大。
根据市场研究报告,预计到2030年,全球
超级电容器市场规模将达到数十亿美元,并且持续增长。
综上所述,超级电容器的发展正处于一个快速增长和改进的阶段。
未来,随着技术的不断创新和应用领域的扩大,超级电容器有望成为能源存储领域的重要组成部分,为我们的生活带来更多便利和可持续发展的机会。
超级电容器的发展现状和未来趋势分析超级电容器作为一种新型储能设备,具有高能量密度、高功率密度、长寿命等优势,正逐渐引起全球能源领域的关注。
本文将从超级电容器的发展现状和未来趋势两个方面进行分析。
一、超级电容器的发展现状目前,超级电容器的应用领域主要集中在储能领域和传感器领域。
在储能方面,超级电容器因其高功率密度和长寿命的特点,被用于替代传统电池,为运动器械、电动车辆等提供高效的储能方案。
而在传感器领域,超级电容器因其快速响应和长寿命的特点,被应用于无线传感器网络、智能手机等领域。
然而,超级电容器在发展过程中仍然面临一些挑战。
首先,超级电容器的能量密度相对较低,无法满足某些高功率应用的需求。
其次,超级电容器的制造成本较高,限制了其大规模应用的推广。
最后,超级电容器的寿命和循环稳定性仍然存在问题,需要进一步改进和优化。
二、超级电容器的未来趋势1.材料与制备技术的突破超级电容器的材料与制备技术是推动其发展的关键因素。
未来,随着纳米技术、材料科学等领域的进步,预计会出现更多新型材料和制备技术,从而提高超级电容器的能量密度、功率密度和循环寿命等性能指标。
2.与其他能源存储技术的结合超级电容器作为一种储能设备,与其他能源存储技术的结合将进一步完善能源存储系统。
例如,将超级电容器与锂离子电池相结合,可以克服锂离子电池的长充电时间和寿命限制,为应用提供更高效的电力支持。
3.高倍率充放电技术的突破高倍率充放电是超级电容器面临的另一个挑战。
未来,预计会有更多的研究关注如何提高超级电容器的充放电速度,以满足各种高功率应用的需求。
4.应用领域的扩展随着技术的进步和超级电容器性能的改进,其应用领域将得到进一步拓展。
除了储能和传感器领域,超级电容器还有望应用于智能电网、新能源汽车、航空航天等领域,为人们的生活和产业发展带来更多便利。
综上所述,超级电容器作为一种新型储能设备,具有广阔的发展前景。
未来,超级电容器的发展将得到材料与制备技术的突破,与其他能源存储技术的结合,高倍率充放电技术的突破以及应用领域的扩展。
超级电容器发展现状及发展前景分析
超级电容器研究国世界分布图
超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。
实际上,超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷,虽然它的应用形式同电池不同,但在实际应用上却总被电池取代,此外还面临成本高、技术难度大的劣势。
然而,超级电容器在技术上一旦取得突破,将可对新能源产业的发展产生极大的推动力。
因此,尽管研发过程困难重重,但攻克它的意义却很重大。
超级电容器的尴尬现状
超级电容器从诞生到现在,已经历了三十多年的发展历程。
目前,微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用,例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。
而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上,并可预见在该两大领域的未来市场上,超级电容器有着巨大的发展潜力。
超级电容器“全家福”
使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度,这是超级电容器的四大显著特点,这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。
目前,超级电容器的主要研究国为中、日、韩、法、德、加、美。
从制造规模和技术水平来看,亚洲暂时领先。
然而,超级电容器的研发工作一直笼罩在电池(主要为镍氢电池、锂电池)的阴影之下。
镍氢电池和锂电池的开发因为可以获得来自政府和大投资商的巨额资金支持,技术交流获得极大推动,也更容易聚焦全世界的目光。
相比之下,超级电容器却很难得到雄厚的资金支持,技术的进步和发展也就受到很大程度地制约。
另外,超级电容器成本高、能量密度低的现状也与锂电池形成鲜明对比,这使它在很多领域备受冷落。
先驱EEStor公司勇于挑战却惨遭败北
尽管超级电容器已发展多年,但实际生产厂家的数量却少得可怜。
一部分厂商面对超级电容器技术上发育不完全的现状,不敢轻易投资,采取观望策略,期待市场能出现一个涉足此领域并获得成功的例子。
另外一部分厂商则坚信,只要超级电容器的生产成本实现大幅下降,仅以当前它的快速充放电特性,就可实现快速普及。
美国超级电容器生产商EEStor就属于后者。
上世纪90年代,美国超级电容器生产商EEStor为改变超级电容器的市场现状,曾用好几年的时间将大量财力物力投向如何提高超级电容能量密度的研发上,期望能通过自身技术让超级电容器在生产和应用方面上升到一个新的台阶。
当时,EEStor争取到了巨额的研发资金,还与电动汽车电机提供商ZENN公司达成了战略合作。
然而,多名参与此项研究的科学家最后得出了令人遗憾的结论:我们很想打破超级电容器的市场僵局,但现有技术无法实现这一目标。
世界超级电容器先驱之一——EEStor,在领域内建立的里程碑式研发项目最终以失败告终。
超级电容与电池拉平差距的机会
尽管超级电容器的制作成本每年都在以低于10%的比例减少,但这项技术依然不能在运输行业和自然能源采集方面扩大生产规模。
相比电池领域,超级电容器的技术过于落后,想要缩小两者在研发方面的差距,首要任务应解决如下问题:
■增加超级电容器生产厂商数量,通过市场竞争的手段刺激相关技术的研发;
■扩大高比功率超级电容器的生产规模,实现突破百万件的年生产量;
■将超级电容器当前的制造成本降低50%;
■拟定一个超级电容器可持续发展战略,主要针对更高效电极材料的探索。
要达到上述目标需要厂商对超级电容器市场有一个逐年上升的投资力度,主要用于在设备的研发和生产两方面。
与此同时,政府扩大资金和技术支持也将起到至关重要的作用。
超级电容器的可预见性未来
毋庸置疑,超级电容器凭借自身使用寿命久、高充放电效率等显著特点,只要找准自身发展的合适土壤,未来发展潜力巨大。
就未来十年的发展而言,超级电容器将是运输行业和自然能源采集的重要组成部分,其中,用于装配在启停系统车辆的超级电容器,将成为其在未来的主要销售渠道,预计在2016年的全球市场将达到2.7亿美元,2020年将超过3.5亿美元
2011-2016超级电容器在启停系统汽车和能量存储方面销售额
在运输行业中,新能源汽车工业已成为当今最热门的话题之一。
作为汽车领域的高新技术,新能源汽车要尽可能保持同传统汽车相同的性能,还要减少对石油等有限资源的使用量,
这是其问世的根本目标。
要实现这一目标,必然需要用于储存能量的借助辅助设施来实现,而超级电容器就是其中一个重要的组成部分。
今天,全世界各行各业都在享受自然能源发电带来的益处。
未来,自然能源应用市场巨大,其中,辅助设施必然是这一市场中的一个集市,交易金额将高达51亿美元。
超级电容器就是这个集市上的一类重要商品。
1. 超级电容器和节能与新能源汽车
在汽车工业中,智能启停控制系统(轻型混合动力系统)的应用为超级电容器提供了广阔的舞台,充分体现出超级电容器性能上的优越性,其中在插电式混合动力汽车上的表现尤为突出。
这里,想补充说明一下汽车智能启停控制系统的工作原理,大致如下:
1.当汽车在减速或短停车时,智能启停控制系统可暂停发动机转动,并将制动过程中产生的热能转换成电能储存在电容器里;
2.当汽车再次前进时,电容器则将刚刚储存起来的电能瞬间输出给智能启停控制系统中的电机,电机转动传送带,直接带动发动机工作;
这样,整个启停过程,汽车没有油耗,既经济又环保。
其中,能够实现快速充放电的储能设备就是关键。
因此,具有此特性的超级电容器成为最佳选择,也是智能启停控制系统最重要的组成部分。
汽车智能启停控制系统工作原理图
2011-2015智能启停车辆年销售量
然而,当前的混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及燃料电池汽车都配备了用来储存能量的电池,因此,超级电容技术想介入新能源汽车领域,还需要一段很长的发展过程。
从目前来看,超级电容器可扮演辅助主动力电池的角色,既可起到缓冲作用,又可延长主动力电池的寿命,同时还可增强充放电效果。
但是,造价高和能量密度低的劣势让这一辅助设备的开发无法顺利进行。
尽管汽车制造商们明白超级电容器在能量领域里有极高的发展潜力,但目前还无法脱离对镍氢电池和锂电池的依赖。
如果政府将尾气排放列为需优先解决的问题,并提供资金支持,在一定程度上能够推动部分厂商参与超级电容器的研发。
2. 超级电容器涉及的其他领域
在自然能源采集领域里,风力发电目前的工作流程还离不开液压系统或电池。
因为发电机的扇叶每次停下时,内部的涡轮机就会将扇叶调整到指定位置,这个过程在风力发电中被称为变浆距控制系统,运作过程中所需的电能就是通过液压系统或电池来提供的(限于篇幅,液压系统相关知识不会出现在本报告中)。
对于电池来说,间歇性工作强度大,再加上常年的负荷,会导致自身使用寿命大打折扣。
为此,工程师们每隔几年就会对每一个风力发电机进行一次“高空作业”,电池的维修和更换也是一笔不小的费用。
大功率超级电容器利用其充放电快,循环寿命长的特点,可以代替电池胜任此工作,虽然前期投入成本高,但是相比频繁维护和更换电池,费用还更低廉一些,同时还可降低工作强度。
可就现实而言,超级电容器还没有作为炙手可热的辅助设备渗透进这个能量网络。
不过,未来超级电容器将被广泛应用的事实是不容置疑的。
超级电容器在汽车之外其他方面的应用
不同种类和尺寸的超级电容器可在不同领域发挥作用。
大尺寸超级电容器(125伏)可用在火车和地铁的刹车制动系统上,亦可为物料搬运工程车提供能量输出;由于具备可在高温下工作的特性,中等尺寸超级电容器(75伏)可用在太阳能能量收集方面;小尺寸超级电容器(2.7伏之内)则对通讯设施的持续供电和电脑内存系统储存后备电源等有极大贡献。
2.5-2.7V超级电容器
用于汽车的48V超级电容器
125V大功率超级电容器
通过超级电容器在上述设备上的应用,不难看出其在能量存储方面同电池以及其他储能设备还是具有可比性的。
因此,在“次级”市场的销售方面,预计超级电容器2013年销售额可以达到500万美元,2016年则可增加到1500万美元。
工程师们致力开发“超级电池”
电池与超级电容器各有利弊,为了集两者的优点于一身,工程师们试图发明两者的混合体--“超级电池”(battery-ultracapacitor)。
超级电池的主要特点为:低成本、高能量密度、高能量存储、循环使用寿命长、环境适应能力强。
而工程师们的首要任务是要攻克高能量密度这一关口,因为一旦解决了能量密度这一难题,超级电池就可替代高成本、大功率超级电容器在运输行业和自然能源采集方面的应用。
将理想中的超级电池呈现给世人,这个过程必然是漫长的。
但是,一些公司已经加入到研发这项技术的队伍中,并且已经生产出了超级电池的雏形。
虽然起步阶段的超级电池循环寿命短、能量密度低,但相比超级电容器坎坷的成长经历,超级电池的未来要明朗得多。