引起廣泛質(zhì)疑的EEStor超級電容電池現(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第一大國防承包商,創(chuàng)建于1913年,1932年改稱洛克希德飛機股份有限公司,1938年改為現(xiàn)名。這下還懷疑EEStor超級電容電池的人該減少了吧。看來他們聲稱的超級電容:充電5分鐘,可儲能52.22KWH,供14匹馬力的電動汽車,以每小時96公里速度使用5小時,行駛480公里。可能不是吹牛。一場電池革命可能即將發(fā)生。
EEStor 超級電容電池的原理很簡單,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,但他們只不過把電極厚度做到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,確認(rèn)裝置在3500V電壓下介質(zhì)介電常數(shù)達(dá)到22000點,儲能密度超過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商提供樣品進(jìn)行實測。 如果這種裝置用在汽車上,甚至高速列車上,列車將獲得巨大的額外動力
美國人采用了濕化學(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。電容器特性無限充放電次數(shù),無電化學(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機構(gòu)對他們生產(chǎn)陶瓷疊片式超級電容器的關(guān)鍵材料納米鈦酸鋇的檢測結(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電動汽車公司發(fā)表公告宣稱由于鈦酸鋇的量產(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)的電動車。但是他們?nèi)匀粵]有公布電源系統(tǒng)的電壓及自放電率。同時他們還宣布繼續(xù)增持EEStor公司的股份,加大對EEStor公司的投資。
面對從互聯(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的態(tài)度,密切關(guān)注著這家公司的公開信息,同時也在關(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:市場規(guī)模:
針對未來電動汽車大發(fā)展的機遇,現(xiàn)在大家都在拼命研發(fā)磷酸鐵鋰的汽車動力電池,但按照技術(shù)發(fā)展,由于磷酸鐵鋰動力電池的固有缺陷,預(yù)計在未來2~3年,磷酸鐵鋰動力電池會被逐漸淘汰。現(xiàn)在的汽車動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。 B:低檔: 鎳氫電池,0.1~0.2度/kg, 價格昂貴,行駛很短60~80km,電動汽車上沒前途。
C:高檔: 磷酸鐵鋰電池,0.40~0.50Ah/kg, 價格較貴,深圳比亞迪電動汽車已經(jīng)能實現(xiàn)一次充電行駛350~400km. 但安全風(fēng)險較大。
D:超高檔: 超級電容動力電池,1~2度/kg,價格便宜,會成為動力電池的主流。
(1) 高耐壓超級電容動力電池: 和鎳氫電池/磷酸鐵鋰動力電池相比,超級電容動力電池更具有優(yōu)勢,
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),不會爆炸
④ 經(jīng)久耐用: 10~50萬次的充電循環(huán),確保使用壽命≥10年
⑤ 價格便宜: 預(yù)計只有鎳氫電池的20%,磷酸鐵鋰的30%~40%
市場:
(1)汽車動力電池:
現(xiàn)在的動力電池很昂貴,接近20000元/輛,只有大幅降低電池成本,電動汽車才會大規(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。
國內(nèi)市場: 從2010年,按純電動汽車國內(nèi)銷量200萬量計算,每輛20000元的動力電池,總計 2,000,000輛 * 20000元= 16* 1010元 = 1600億元 出口國外汽車公司:
(2)電動自行車:
? ? ? ?和現(xiàn)有的48V/20Ah鉛酸電瓶的40~50km路程相比,超級電容動力電池可以使一次充電的行程達(dá)到200km,和鉛酸電瓶競爭優(yōu)勢太強了,完全淘汰摩托車,但需要研發(fā)配套的穩(wěn)壓穩(wěn)流電路,使電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
電動自行車的電瓶可以較小,預(yù)計在1000元左右,估計市場規(guī)模: 300萬輛 * 1000元/輛 = 30億元
(3) 家用太陽能發(fā)電儲存電池:
建立一個太陽能家用發(fā)電系統(tǒng),屋頂太陽能發(fā)電后被儲存到超級電容電池,儲存的電能經(jīng)過穩(wěn)壓裝置供應(yīng)家庭獨立的供電。
現(xiàn)在太陽能光伏電池較貴,一旦技術(shù)進(jìn)步后價格大幅下降,家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)就會向太陽能熱水器一樣普及。
(4) 家用省電器:
? ? ? ? ?一般家用耗電在5~10度/天,利用分時電表差價,在下半夜半價時充電儲存5~10度電,白天放電使用,節(jié)省一半的電費。市場需求應(yīng)該很大。
(5) 變電設(shè)備的意外啟動電源
(6) 風(fēng)力發(fā)電的電源儲存
我們正在發(fā)展一種高電壓的超級電容動力電池,性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比磷酸鐵鋰動力電池優(yōu)異。由于采用了全球獨創(chuàng)的新型固體功能材料,實現(xiàn)了超級電容的超高容量和高耐壓。 這種高耐壓超級電容電池具有如下的技術(shù)優(yōu)勢
(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,深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)10萬次~50萬次,沒有“記憶效應(yīng)”;
(3)大電流放電能力超強,能量轉(zhuǎn)換效率高,過程損失小,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、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環(huán)保電源;使用的原料都是廉價金屬。
(6)充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數(shù)高,長期使用免維護(hù);
(7)超低溫特性好,溫度范圍寬-50℃~+170℃;
(8)檢測方便,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,沒有過充電損害電池。 一:超級電容動力電池的儲存能量:
我們可以如下計算超級電容動力電池的儲存電量功率:
1-1:永不磨損超級電容動力電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn): 充入電壓:220v 電容量: 200F/kg
1-2:單節(jié)滿容存儲電能: 儲能公式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
實際放電量95%,到開路電壓48V Q= 6.7 * 95% *48V =~1.2度電。
按照現(xiàn)在電動汽車耗電量測試結(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)有超級電容的比較:
國內(nèi)錦州百納也生產(chǎn)超級電容,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,無法實用于汽車動力電池。2008年上海張江開行了國內(nèi)第一輛超級電容公交車,由于他們采用的是超級電解電容,存在的優(yōu)點和問題很多。
2-1: 缺點:
(1)超級電容耐電壓太低,儲電量不夠: 電池組只有≤10度的電量儲存,公交車測試耗電量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)單個電容量不大: ≤1000F
(4)耐壓太低:國內(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電量。
2-2:優(yōu)點:
(1) 電容汽車制動性能優(yōu)異
(2) 安全環(huán)保
2-3:永不磨損超級電容動力電池:
(1)沒有電解質(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: 可以基本實現(xiàn)220V電壓充電,擊穿電壓更高。
(3)不磨損:
(4)安全: 內(nèi)部沒有易燃易爆物質(zhì)和侵蝕性物質(zhì)。
超級電容電池注意事項:
1、超級電容器具有固定的極性。在使用前,應(yīng)確認(rèn)極性。
2、超級電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用:當(dāng)電容器電壓超過標(biāo)稱電壓時,將會導(dǎo)致電解液分解,同時電容器會發(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,在某些情況下會導(dǎo)致電容器性能崩潰。
4、安裝超級電容器后,不可強行傾斜或扭動電容器,這樣會導(dǎo)致電容器引線松動,導(dǎo)致性能劣化。
5、在焊接過程中避免使電容器過熱:若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,會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,焊接過程應(yīng)為260℃,時間不超過5s。
6、將電容器串聯(lián)使用時:當(dāng)超級電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時,存在單體間的電壓均衡問題,單純的串聯(lián)會導(dǎo)致某個或幾個單體電容器過壓,從而損壞這些電容器,整體性能受到影響。