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日志

 
 

一场电池革命可能即将发生 EEStor超级电容电池  

2011-03-29 19:58:52|  分类: 技术研发 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  转:一场电池革命可能即将发生:引起广泛质疑的EEStor超级电容电池现与洛克希德?马丁公司签定授权协议.洛克希德—马丁公司目前是美国第一大国防承包商,创建于1913年,1932年改称洛克希德飞机股份有限公司,1938年改为现名。这下还怀疑EEStor超级电容电池的人该减少了吧.看来他们声称的超级电容:充电5分钟,可储能52.22KWH,供14匹马力的电动汽车,以每小时96公里速度使用5小时,行驶480公里。可能不是吹牛.一场电池革命可能即将发生.

    EEStor 超级电容电池的原理很简单,即传统的法拉第电容,两片电极夹电介质,高中的物理知识,但他们只不过把电极厚度做到1?m,电介质的介电常数做到19861,耐压做到557V/?m,厚度做到9.81?m,比能量密度达402WH/公斤(10 times the energy density of lead acid batteries at 1/10th the weight and volume)。

    2009年4月28日 EESTOR公司引入了第三方认证机构进行认证,洛马公司及通用、ZENN公司负责人到场,确认装置在3500V电压下介质介电常数达到22000点,储能密度超过400WH/KG(是目前锂电池能量密度的四倍),公司将按照合同在年底为武器商及汽车商提供样品进行实测。

    如果这种装置用在汽车上,甚至高速列车上,列车将获得巨大的额外动力

    我花了半天时间翻译了专利一小段,原来美国人采用了湿化学工艺,掺杂改性的高介电常数钛酸钡纳米颗粒材料,双层包覆氧化铝与钙镁硅酸盐物质,包覆层厚度100埃米,复合PET绝缘聚合物材料,热压成型1微米的薄膜,击穿电压超过4000V,薄膜表面喷涂9微米厚的金属电极涂层,形成超高压超薄平板电容器组件,储能密度还有很大的提升空间,如果工艺成熟,意味着彻底淘汰内燃机。电容器特性无限充放电次数,无电化学反应,超高充放电倍率,超高功率。

    4月22日,EEStor公司又公布了第三方检测机构对他们生产陶瓷叠片式超级电容器的关键材料纳米钛酸钡的检测结果。结果显示:钛酸钡的介电常数达到了22500,工作温度范围不是前面宣布的-40~49度,而是-20~65度。6月1日,EEStor公司的合作伙伴加拿大的ZENN电动汽车公司发表公告宣称由于钛酸钡的量产技术已经取得重大突破,2009年底,他们将量产装备有EEStor公司电源系统的电动车。但是他们仍然没有公布电源系统的电压及自放电率。同时他们还宣布继续增持EEStor公司的股份,加大对EEStor公司的投资。
面对从互联网获取的这些有关EEStor公司的信息,我一直抱持着宁可信其有不可信其无的态度,密切关注着这家公司的公开信息,同时也在关注钛酸钡的生产技术,陶瓷叠片式电容器的生产技术。我不仅希望EEStor公司取得成功,也希望我们中国的企业关注这一新的产品。我不希望看到我们的新能源产业出现哀鸿遍地的景象,我希望我们能够成为真正的颠覆者。

超级电容电池
标签:超级电容 磷酸铁锂 电容电池 单节 杂谈  分类:转贴

  一:市场规模:
      针对未来电动汽车大发展的机遇,现在大家都在拼命研发磷酸铁锂的汽车动力电池,但按照技术发展,由于磷酸铁锂动力电池的固有缺陷,预计在未来2~3年,磷酸铁锂动力电池会被逐渐淘汰。现在的汽车动力电池主要有以下四种:     

A:最低档: 铅酸电池  能量密度0.03~0.05度/kg,太低,污染重,只能用在现在的电瓶自行车。
B:低档:   镍氢电池,0.1~0.2度/kg, 价格昂贵,行驶很短60~80km,电动汽车上没前途。
C:高档:  磷酸铁锂电池,0.40~0.50Ah/kg, 价格较贵,深圳比亚迪电动汽车已经能实现一次充电行驶350~400km. 但安全风险较大。
D:超高档: 超级电容动力电池,1~2度/kg,价格便宜,会成为动力电池的主流。
(1)       高耐压超级电容动力电池:  和镍氢电池/磷酸铁锂动力电池相比,超级电容动力电池更具有优势,
①     能量密度高: 300~1000Ah/kg,是镍氢电池的5~10倍,磷酸铁锂的3~5倍
②     不经过电能/化学能的转化损耗,电能利用率高达95%
③     安全:   不存在易燃易爆物质,不会爆炸
④     经久耐用: 10~50万次的充电循环,确保使用寿命≥10年
⑤     价格便宜: 预计只有镍氢电池的20%,磷酸铁锂的30%~40%。

  2-2:市场:
     (1)汽车动力电池:

           现在的动力电池很昂贵,接近20000元/辆,只有大幅降低电池成本,电动汽车才会大规模普及,镍氢电池和磷酸铁锂电池的原料成本很高,是很难普及的。
           国内市场: 从2010年,按纯电动汽车国内销量200万量计算,每辆20000元的动力电池,总计
               2,000,000辆 * 20000元= 16* 1010元 = 1600亿元
           出口国外汽车公司:

     (2)电动自行车:  和现有的48V/20Ah铅酸电瓶的40~50km路程相比,超级电容动力电池可以使一次充电的行程达到200km,和铅酸电瓶竞争优势太强了,完全淘汰摩托车,但需要研发配套的稳压稳流电路,使电机转速稳定。

电动自行车的电瓶可以较小,预计在1000元左右,估计市场规模:

  300万辆 * 1000元/辆 = 30亿元
(3)       家用太阳能发电储存电池:
              建立一个太阳能家用发电系统,屋顶太阳能发电后被储存到超级电容电池,储存的电能经过稳压装置供应家庭独立的供电。
              现在太阳能光伏电池较贵,一旦技术进步后价格大幅下降,家用太阳能发电系统就会向太阳能热水器一样普及。
(4)       家用省电器:  一般家用耗电在5~10度/天,利用分时电表差价,在下半夜半价时充电储存5~10度电,白天放电使用,节省一半的电费。市场需求应该很大。
(5)       变电设备的意外启动电源
(6)  风力发电的电源储存

     我们正在发展一种高电压的超级电容动力电池,性能远远比磷酸铁锂动力电池优异。由于采用了全球独创的新型固体功能材料,实现了超级电容的超高容量和高耐压。
这种高耐压超级电容电池具有如下的技术优势

    (1)充电速度快:由于不存在电能转化化学能的化学反应,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;
  (2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达10万次~50万次,没有“记忆效应”;
  (3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
  (4)功率密度高,可达300AH/kg~1000AH/kg,相当于磷酸铁锂电池的5~10倍;
  (5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;使用的原料都是廉价金属。
  (6)充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护;
  (7)超低温特性好,温度范围宽-50℃~+170℃;
  (8)检测方便,剩余电量可直接读出;
(9)单节容量范围:1000F--6000F 。
(10)高耐压:  能耐电压≥300V。
(11)只要稳定电压,没有过充电损害电池。

一:超级电容动力电池的储存能量:

我们可以如下计算超级电容动力电池的储存电量功率:
1-1:永不磨损超级电容动力电池的技术标准:
   充入电压:220v
   电容量:  200F/kg
1-2:单节满容存储电能:
储能公式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
   实际放电量95%,到开路电压48V
    Q= 6.7 * 95% *48V =~1.2度电。
   按照现在电动汽车耗电量测试结果15度电/100公里,60节的电池组并联,一次充满电可以行驶≥400公里。

二:和现有超级电容的比较:
    国内锦州百纳也生产超级电容,但他们都是电解电容器,由于电解电容器容易击穿,电解质有腐蚀性,容易老化,耐压很低仅仅2.7V,无法实用于汽车动力电池。2008年上海张江开行了国内第一辆超级电容公交车,由于他们采用的是超级电解电容,存在的优点和问题很多。

2-1:  缺点:
(1)超级电容耐电压太低,储电量不够:  电池组只有≤10度的电量储存,公交车测试耗电量1.4度/km,行驶里程太短。
(2)电解电容器漏电流很高,夏天经常故障:  电解电容高温下漏电流大幅增加,容量下降。按照漏电流温度曲线,电解电容已经接近技术极限,很难再提高了。
(3)单个电容量不大: ≤1000F
(4)耐压太低:国内全部是0.9V~2.7V,根据电量公式Q=CU,电容的充电量和电压/电容值最显著,提高充电耐压能大幅提高电容储电量。
2-2:优点:
(1) 电容汽车制动性能优异
(2) 安全环保
2-3:永不磨损超级电容动力电池:
(1)没有电解质,采用新型固体功能材料,由于介电常数达到≥30000,比电解电容大幅提高电容量。
(2)高耐压: 可以基本实现220V电压充电,击穿电压更高。
(3)不磨损:
(4)安全:   内部没有易燃易爆物质和侵蚀性物质。

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