不磨损的超级电容动力电池

水边秀

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 C：高档：  磷酸铁锂电池，0.4~0.5度/kg, 价格较贵，2000~3000次循环寿命，深圳比亚迪电动汽车已经能实现一次充电行驶80~100km. 需要启动汽油机的混合动力来延长里程，但安全风险较大。

D：超高档： 超级电容动力电池，1.0~1.5度/kg，价格便宜，免维护，10~50万次的充放电循环寿命，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： 1.0~2.0度/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： 预计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）
高密度随机存储器DRAM： 大幅提高的介电常数，能大幅提高现有容量。

（3）
风力发电/小规模太阳能发电的电力储存电池

（4）
变电设备的意外启动电源

  2-2：市场：

     （1）汽车动力电池：

           尽管行驶里程只有80~100km，但现在的动力电池很昂贵，接近50000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2011年，按纯电动汽车国内销量200万量计算，每辆40000元的动力电池，总计


2,000,000辆 * 40,000元= 8.0* 1010元 = 800亿元

           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，存储5度电的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。电动自行车存储5度电的超级电容动力电池很小，预计在2000元左右，估计市场规模：


300万辆 * 2000元/辆 = 60亿元

（3）太阳能LED照明灯： 需要1-2kWh的长寿命动力电池，要求使用寿命超过15年。

（4）计算机不间断电源：

（5）
家用屋顶太阳能发电系统储能电池：

              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。

（6）
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。





     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分钟～1h可达其额定容量的95％以上；

　　（2）循环使用寿命长，预计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1.0~2.0度/kg，相当于磷酸铁锂电池的3~5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℃～+120℃；

　　（8）检测方便，剩余电量可直接读出；

（9）单节容量范围：200F~600F/kg 。

（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


Q= 1/2*CU2 =1/2* 200F * 220V = 4.84*106J= 1.3度/kg


实际放电量90%，到开路电压60V


Q=
4.84*106 * 90% * =~1.2度/kg电。


按照现在电动汽车耗电量测试结果15度电/100公里，50kg电池电芯（~100kg总重）的电池组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）可靠性很差：

现有的水溶液超级电容动力电池漏电流很高，夏天经常故障，因为高温下漏电流大幅增加，容量下降。冬天低温会结冰，难以使用。按照漏电流温度曲线，水溶液超级电容已经接近技术极限，很难再提高了。

（3）单个电容量不大：
≤4000F

（     （4）耐压太低：
国内全部是0.9V~2.7V，根据电量公式Q=1/2*CU2，电容的充电量和充电电压最显著，提高充电耐压能大幅提高电容储电量。一个200F/220V的超级电容存储的电能比5000F/2.7V多260多倍。

（     （5）需要专用的充电设备，使用成本很高。



2-2：优点：

（1）
电容汽车制动性能优异

（2）
使用寿命超长，维护成本很少。

（3）
安全环保





2-3：不磨损超级电容动力电池特点：

（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：
在电动汽车报废前，基本不需要更换。

（4）安全：
内部没有易燃易爆物质和侵蚀性物质。

学习人

请楼主介绍一下，哪里有这样的厂家生产这样的电池。谢谢！

巡洋舰

我们公司用过这样的方案  不到一个月就不行了  实际就是超级电容器+铅酸电池

zym747

这么好的高电压的超级电容，哪里有卖？