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石墨烯基電容器首次應用電動自行車 3分鐘閃充

“原來充電需要10個小時的電動自行車,現在僅需要3~5分鐘就可以充滿電。”近日,依托中國科學院青島生物能源與過程研究所建設的青島儲能産業技術研究院采用石墨烯基複合電極材料路線,開發出容量可控的锂離子電容器器件。以石墨烯基複合材料制備而成的锂離子電容器首次在電動自行車示範應用。

實現“充電式”軌道交通

“城際軌道1~2千米内,新型電容器可滿足近距離運行,在乘客上下車的時候實現快速充電。”青島儲能産業技術研究院副研究員韓鵬獻告訴記者,在啟動時,可以瞬間加速,在制動時,可以将能量加以回收儲存。大功率快速充放電是新型電容器的優勢之一。

據韓鵬獻介紹,锂離子電容器作為經濟型環保電動車電源, 在需要大功率充放電場合,如高速鐵路、城際軌道交通中的啟動電源、制動能量回收系統領域;在惡劣條件下,如極端寒冷條件時,作為電動汽車、坦克車、軍用運輸車的冷啟動電源,可以發揮出鉛酸電池及锂離子電池無法與其比拟的快速充放電優勢;在特殊場合下,可作為快速能量補給裝置,突顯其獨特作用。

 替代鉛酸電池搶占市場

據悉,青能所開發出單體150F、1000F、2000F、3500F等容量可控的锂離子電容器,可根據不同的應用範圍設置不同的容量。比如150F可用于小型便攜式電動工具,2000F和3500F可用于電動車或城際軌道。

目前,常見的電動自行車、電動摩托車以及電動三輪車廣泛采用鉛酸電池為電源。“鉛酸電池最大的優勢在于生産工藝相對簡單,價格低廉,老百姓容易接受,而其缺點在于使用壽命短,充放電大約500次,充電時間長達數小時。”韓鵬獻表示,除了充電時間長之外,鉛酸電池腐蝕後會溢出含鉛重金屬和酸性物質,不但嚴重污染土壤和水源,對空氣環境、生态平衡也會造成破壞,還會引發人體代謝、生殖及神經等方面的疾病。

在各個城市大力發展經濟型環保電動車短程内自由換乘的趨勢下,新型電容器快速充電的優勢将不斷放大。而新型電容器的未來方向,正是替代現有的鉛酸電池,成為超級電容器領域内的“老大”。

 延長續航時間更安全

“目前,鉛酸電池的市場價約為300~500元/塊,新型電容器的價格與锂電池相比差不多,大約為1000元/塊。”韓鵬獻表示,“采用锂離子電容器作為電動車電源,相比于鉛酸電池,在能量密度兩者相當的同時,其綠色環保優勢突出,充電速度有明顯提升。”

據悉,鉛酸電池需要10小時左右方可充滿電,锂離子電容器的充電時間約為1~3個小時,新型電容器僅需3~5分鐘即可,锂離子電容器壽命長達數萬次,相比鉛酸電池(500次左右)和锂離子電池(1000次左右),其長期使用性價比優勢明顯。另外,與常規雙電層超級電容相比,锂離子電容器的能量密度是其10餘倍,在替代雙電層超級電容器市場方面潛力巨大。

“我們正在與國内一些電動車企業洽談合作,初步定位于将新型電容器作為電動車啟動電源以及經濟型環保電動自行車電源進行示範推廣,通過技術轉讓或參股形式進行規模化生産。”韓鵬獻表示,“由于新型電容器的市場前景廣闊,不少企業都想搶占市場制高點。下一步我們将圍繞提高器件能量密度,解決惡劣工況條件下保持高性能等方面展開科技攻關,進一步提升該型電容器的技術水平,延長其續航時間的同時,提高在低溫環境下使用的安全系數。新型電容器的性能提升後,再進一步降低生産成本,企業進行大批量生産後的利潤也會相對‘豐厚’。”

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