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超级电容器可广泛应用于汽车行业

来源: 发布时间:2018-7-3 浏览量:1734

最近,清华大学化学工程系魏伟忠教授开发的“基于石墨烯 - 离子液体 - 铝基泡沫集电器的高压超级电容器技术”通过技术鉴定。该技术在超级电容器领域取得了重大突破,实现了超级电容器能量密度的倍增,并开发了新的材料系统,将中国超级电容器技术水平提升到世界前列。中国电力报记者采访了清华大学化学工程教授魏伟忠,就超级电容器的发展方向进行了采访。他说:“未来,超级电容器应广泛应用于汽车的起动,转向和制动能量。回收和其他用途。

中国电力报:“基于石墨烯—离子液体—铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术”取得的重大进展主要是指什么?

魏伟忠:这项技术取得的重大进展主要体现在两个方面。首先,超级电容器的电压水平得到了很大提高;其次,集电材料打破了国外技术封锁,填补了国内空白。

超级电容器的功率密度明显优于锂电池。目前增加的需求主要是能量密度。由于超级电容器的能量密度与电压成平方,因此增加电压是提高超级电容器能量密度的主要方向。

工业中常用的活性炭系统只能缓慢增加超级电容器的电压。电压增加通常仅为2.7伏至2.85伏至2.9伏。 “基于石墨烯 - 离子液体 - 铝基泡沫集电器的高压超级电容器技术”可以通过采用新的电解质系统,新的电极材料和新的集电器材料直接将超级电容器的电压增加到4。 Volt,实现了大跨度的超级电容器电压,从而使超级电容器的能量密度倍增。

此外,“基于石墨烯 - 离子液体 - 铝基泡沫集电器的高压超级电容器技术”中使用的集电器材料是另一个主要发展。这种材料打破了国外技术封锁,填补了国内空白。

由于集电体材料具有重量轻,强度高的特点,因此可用于国防设备的制造。因此,外国长期以来一直对中国的这种材料进行技术封锁,并且不愿意将其出售给中国或以高价出售。此前,国内超级电容器曾就这种材料寻求与日本的合作,但最终由于价格昂贵而被迫支付。

因此,该技术中使用的集电器,如果在国内生产中实现,受益于国内强大的制造业,可以在一定程度上降低集电材料的成本,也可以帮助超级电容器企业推进其技术。

中国电力报:该项技术具有怎样的应用价值和市场潜力?

严伟忠:该技术的应用价值和市场潜力主要集中在汽车行业。汽车工业是一个非常大的行业。中国每年只生产数千万辆汽车,超级电容器在制动系统的启动,转向和能量回收方面具有很大的应用空间。

根据日本提出的路线图,超级电容器用于汽车的前提是,一方面,超级电容器的体积很小,另一方面,能量密度必须达到20瓦时/升。由于空间有限,汽车对超级电容器的体积有一定的限制。

日本和美国的路线图已经将汽车的超级电容器分类,并根据汽车的不同部分开发了不同的超级电容器产品,即使用100法拉到300法拉,500法拉到1000法拉,以及1000法拉到4000法拉。对于能量存储应用,这些产品的通用性是它们的小尺寸。

该研究和开发的结果超过了日本路线图的20瓦时/升能量密度指数。能够实现每升23瓦时的小体积能量密度。

中国电力报:您认为超级电容器的应用空间有多大?

严伟忠:超级电容器和锂电池的使用是不同的。锂电池主要用于电池寿命。超级电容器由于寿命长,功率密度高,主要用于起动,转向和电机冷启动。

在当前的储能领域,我们应该树立一种观点,即谁被技术所淹没,但应该相互结合,以提高储能效率。德国提出了最理想的电力系统或电力系统结构,它应具有高能量密度和高功率密度。因此,超级电容器的最终目标不是在能量密度方面超过电池,而是使用电池和超级电容器。

除汽车行业外,超级电容器还可用于轻轨和地铁的能量回收,风力变桨系统,街道照明,电梯空中能量回收以及重型窗户门(如飞机)的紧急开启。

中国电力报:技术发展方向是怎样的?超级电容器成本下降空间有多大?

魏伟忠:在技术方面,未来汽车超级电容器的应用有一个重要的技术方向。

电解液现在很干净。目前,锂离子电池和超级电容器的电解液易着火,具有一定的毒性。因此,使用时必须采取安全措施,在密闭空间使用它们更为谨慎。本研究中使用的纯离子液体电解液不会着火。通常,使用高度安全的电极材料和电解质是电化学能量存储需要不断努力的方向。

在价格方面,超级电容器的价格下降仍然相对较快。 3000法拉超级电容器的价格在五年内下降了约80%,实现了五倍的市场增长。在下一阶段,超级电容器的成本降低主要取决于规模生产,从而可以最大限度地降低产品人力成本。

另一方面,政府部门也需要为超级电容器提供更多的政策支持。作为一个拥有万亿市场的行业,锂电池的年能量密度增加了约6%,而超级电容器可以增长数倍。作为子行业,超级电容器需要政府政策支持。

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