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“電池問題”不是問題,“混合式超級電容器”

鉅大LARGE  |  點擊量:1188次  |  2019年11月19日  

IoxusInc.日前發(fā)布了一種重大的電池結(jié)構(gòu)改良,將有助于縮減半導(dǎo)體和電池技術(shù)之間的差距──傳統(tǒng)電池技術(shù)由于必須依賴無法改變的化學(xué)反應(yīng),成長腳步一直落后于半導(dǎo)體。


與采用主電池儲能的方式不同,他們僅根據(jù)個別設(shè)備的需求,分別饋送少量電能給這些設(shè)備--這種嶄新的混合式電容器/電池僅針對鄰近設(shè)備的當(dāng)前電能用量儲存足夠使用的能量。IoxusInc.表示,通過定義一種全新的分布式能源架構(gòu)(distributed-energyarchitecture),該公司已經(jīng)解決了“電池問題”。


“在許多應(yīng)用中,我們的混合型超電容器(hybridultra-capacitors)都優(yōu)于傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu),”Ioxus聯(lián)合創(chuàng)辦人兼副總裁ChadHall說?!爱?dāng)你需要少量或后備電源,我們便能提供可滿足這些需求的解決方案,而且完全沒有使用傳統(tǒng)電池時會遇到的問題。”


該技術(shù)的適用領(lǐng)域包含了從簡單到極復(fù)雜的應(yīng)用。舉例來說,一個簡單的手電筒,只要用混合超電容器,就能在短短20秒內(nèi)充飽可用2小時的電量。而一個復(fù)雜的汽車再生剎車系統(tǒng)(regenerativebrakingsystem)也能改用混合超電容器,在每次剎車和停下來時進行充電,而后,當(dāng)你踩下油門便可重新啟動汽車──這可望消除所有因汽車的停止和啟動所造成的污染。


在汽車應(yīng)用中,這種混合電容器能夠以更具成本效益的方法,嵌入在汽車的各個不同應(yīng)用中,它能夠儲存較少量的能源,為汽車的供電指示LED燈、車載電腦、電動車窗、電動門鎖以及安全系統(tǒng)提供所需電力。而當(dāng)汽車的主電池完全失效時,所有由混合式超級電容器提供電力的系統(tǒng)仍能順利運作。此外,Ioxus公司也估計,若電動汽車采用這種分布式的混合式超級電容器,來取代原有單一大型集中式電池的設(shè)計,將能減少約20~30磅(約9~14KG)的重量。


市場上也有少數(shù)其他廠商聲稱擁有類似于Ioxus的混合動力超電容器,但這些產(chǎn)品都缺乏Ioxus的獨特整合特性。例如,EvansCapacitorCo.公司推出了具備更高電壓的低能量混合電容器,但與Ioxus的混合型超電容器相比,它更類似于一種獨立型超電容器。而JMEnergyCorp.公司也開發(fā)了“鋰離子電容器”,但同樣的,與Ioxus的混合型超電容器相比,它更像是一個鋰離子電池。Ioxus也強調(diào),該公司擁有的知識產(chǎn)權(quán),使其產(chǎn)品的運作效能更優(yōu)于Evan和JMEnergy的產(chǎn)品?!盎旌鲜匠夒娙萜鳌比绾喂ぷ??#e#


“混合式超級電容器”如何工作?


Ioxus的混合型超電容器結(jié)合了一種在分隔的絕緣板上累積電荷的電容器架構(gòu),以及化學(xué)儲存的鋰離子電池。這個采用與鋰子電池相同化學(xué)品的混合型超電容器,將這些化學(xué)品分散到固態(tài)電極的表面,而不是將這些化學(xué)品嵌入到多孔電極中──這種緩慢的“插入”(intercalation)過程是進行充放電時所必要的。


因此,Ioxus的混合超電容器可以在幾乎任何速率下進行充電和放電,這使其能夠依照應(yīng)用所需,去耗盡及釋出大量或微小的電流。只有一個缺點:它們無法儲存像傳統(tǒng)電池那樣多的電量,而且無法長久儲存,不過,分布式架構(gòu)可以補償這些缺陷,Ioxus表示。


內(nèi)置鋰離子電池的Ioxus混合超電容器采用分布式儲存架構(gòu),其運作效能甚至比該技術(shù)本身更加優(yōu)良


“混合電容器可用來添加在需要供給能源的地方,”Hall說?!八麄兡軆Υ姹葐我恍统娙萜鞲嗟哪芰?,而且,與鋰離子電池相比,它可承受幾乎無限量的充放電循環(huán)次數(shù)?!?/p>

混合型超電容器無法儲存和鋰離子電池一樣多的電量,但它們可儲存的電量大約會比單一型超電容器多出一倍,再加上幾乎無限次數(shù)的充/放電循環(huán)特性。大部份的鋰離子電池僅有數(shù)百次的充/放電周期,而一些強調(diào)長效應(yīng)用的版本,其充/放電次數(shù)也局限在數(shù)千次。但混合型超電容器的充/放電次數(shù)通常是其產(chǎn)品壽命的好幾倍--Ioxus的測試顯示其產(chǎn)品充放電過期可超過2萬次。


混合型超電容器還可提供比當(dāng)前最強大的電池更高的即時啟動電源──高達每千克5kW,其他更高價的電池可能僅能達到3kW/kg。Ioxus還聲稱,其混合型超電容器的能源效率可達95%,而最好的鋰離子電池則僅有70%。


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