引起廣泛質疑的EEStor超級電容電池現與洛克希德?馬丁公司簽定授權協議。洛克希德—馬丁公司目前是美國第一大國防承包商,創建于1913年,1932年改稱洛克希德飛機股份有限公司,1938年改為現名。這下還懷疑EEStor超級電容電池的人該減少了吧??磥硭麄兟暦Q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??赡懿皇谴蹬!R粓鲭姵馗锩赡芗磳l生。
EEStor 超級電容電池的原理很簡單,即傳統的法拉第電容,兩片電極夾電介質,高中的物理知識,但他們只不過把電極厚度做到1?m,電介質的介電常數做到19861,耐壓做到557V/?m,厚度做到9.81?m,比能量密度達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公司負責人到場,確認裝置在3500V電壓下介質介電常數達到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工藝,摻雜改性的高介電常數鈦酸鋇納米顆粒材料,雙層包覆氧化鋁與鈣鎂硅酸鹽物質,包覆層厚度100埃米,復合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,意味著徹底淘汰內燃機。電容器特性無限充放電次數,無電化學反應,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對他們生產陶瓷疊片式超級電容器的關鍵材料納米鈦酸鋇的檢測結果。結果顯示:鈦酸鋇的介電常數達到了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電動汽車公司發表公告宣稱由于鈦酸鋇的量產技術已經取得重大突破,2009年底,他們將量產裝備有EEStor公司電源系統的電動車。但是他們仍然沒有公布電源系統的電壓及自放電率。同時他們還宣布繼續增持EEStor公司的股份,加大對EEStor公司的投資。
面對從互聯網獲取的這些有關EEStor公司的信息,我一直抱持著寧可信其有不可信其無的態度,密切關注著這家公司的公開信息,同時也在關注鈦酸鋇的生產技術,陶瓷疊片式電容器的生產技術。我不僅希望EEStor公司取得成功,也希望我們中國的企業關注這一新的產品。我不希望看到我們的新能源產業出現哀鴻遍地的景象,我希望我們能夠成為真正的顛覆者。
一:市場規模:
針對未來電動汽車大發展的機遇,現在大家都在拼命研發磷酸鐵鋰的汽車動力電池,但按照技術發展,由于磷酸鐵鋰動力電池的固有缺陷,預計在未來2~3年,磷酸鐵鋰動力電池會被逐漸淘汰?,F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能實現一次充電行駛350~400km. 但安全風險較大。
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 不經過電能/化學能的轉化損耗,電能利用率高達95%
③ 安全: 不存在易燃易爆物質,不會爆炸
④ 經久耐用: 10~50萬次的充電循環,確保使用壽命≥10年
⑤ 價格便宜: 預計只有鎳氫電池的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。
國內市場: 從2010年,按純電動汽車國內銷量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到200km,和鉛酸電瓶競爭優勢太強了,完全淘汰摩托車,但需要研發配套的穩壓穩流電路,使電機轉速穩定。
電動自行車的電瓶可以較小,預計在1000元左右,估計市場規模: 300萬輛 * 1000元/輛 = 30億元
(3) 家用太陽能發電儲存電池:
建立一個太陽能家用發電系統,屋頂太陽能發電后被儲存到超級電容電池,儲存的電能經過穩壓裝置供應家庭獨立的供電。
現在太陽能光伏電池較貴,一旦技術進步后價格大幅下降,家用太陽能發電系統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,節省一半的電費。市場需求應該很大。
(5) 變電設備的意外啟動電源
(6) 風力發電的電源儲存
我們正在發展一種高電壓的超級電容動力電池,性能遠遠比磷酸鐵鋰動力電池優異。由于采用了全球獨創的新型固體功能材料,實現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優勢
(1)充電速度快:由于不存在電能轉化化學能的化學反應,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;
(2)循環使用壽命長,深度充放電循環使用次數可達10萬次~50萬次,沒有“記憶效應”;
(3)大電流放電能力超強,能量轉換效率高,過程損失小,大電流能量循環效率≥90%;
(4)功率密度高,可達300AH/kg~1000AH/kg,相當于磷酸鐵鋰電池的5~10倍;
(5)產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環保電源;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,安全系數高,長期使用免維護;
(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)單節容量范圍:1000F--6000F 。
(10)高耐壓: 能耐電壓≥300V。
(11)只要穩定電壓,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標準: 充入電壓:220v 電容量: 200F/kg
1-2:單節滿容存儲電能: 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。
按照現在電動汽車耗電量測試結果15度電/100公里,60節的電池組并聯,一次充滿電可以行駛≥400公里。
二:和現有超級電容的比較:
國內錦州百納也生產超級電容,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,電解電容已經接近技術極限,很難再提高了。
(3)單個電容量不大: ≤1000F
(4)耐壓太低:國內全部是0.9V~2.7V,根據電量公式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:優點:
(1) 電容汽車制動性能優異
(2) 安全環保
2-3:永不磨損超級電容動力電池:
(1)沒有電解質,采用新型固體功能材料,由于介電常數達到≥30000,比電解電容大幅提高電容量。
(2)高耐壓: 可以基本實現220V電壓充電,擊穿電壓更高。
(3)不磨損:
(4)安全: 內部沒有易燃易爆物質和侵蝕性物質。
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,應確認極性。
2、超級電容器應在標稱電壓下使用:當電容器電壓超過標稱電壓時,將會導致電解液分解,同時電容器會發熱,容量下降,而且內阻增加,壽命縮短,在某些情況下,可導致電容器性能崩潰。
3、超級電容器不可應用于高頻率充放電的電路中,高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱,容量衰減,內阻增加,在某些情況下會導致電容器性能崩潰。
4、安裝超級電容器后,不可強行傾斜或扭動電容器,這樣會導致電容器引線松動,導致性能劣化。
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過熱現象,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,焊接過程應為260℃,時間不超過5s。
6、將電容器串聯使用時:當超級電容器進行串聯使用時,存在單體間的電壓均衡問題,單純的串聯會導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。