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充电7秒续航35公里的高性能电池 这事靠谱吗(图)

www.sinoca.com 2015-12-23  观察者网


  据新华网消息,12月18日,中科院上海硅酸盐所的科学家研制出一种高性能超级电容器电极材料。该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”。相关研究成果已于12月18日发表在世界顶级期刊《科学》上。

  网络上将该技术突破解读为中国研发出一种石墨烯电池,将超级电容器和电池混为一谈。有网友质疑超级电容器公交车的实用性,怀疑采用最新技术的公交车是否能一次充电就行驶35公里。笔者希望能澄清超级电容器与现在和老百姓生活最为息息相关的锂电池的区别,并简单介绍超级电容器电动公交车的应用现状,最后谈谈对使用新技术的电动公交车的憧憬。

  什么是超级电容器

  最简单的电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时,电极上就会存储电荷,两金属板分别带等量异种电荷,这个过程中正负电荷会迅速向金属电极移动,也就是充电。当撤除两个金属电极之间的电压后,电容器两极正负电荷通过导线中和,这个过程会产生电流,也就是放电。

  超级电容器是将导体与电解质接触后,在其表面产生稳定而相性相反的双层电荷,或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存的新型储能装置。在双电层电荷中的电解液以离子形式出现,尺寸在纳米左右,从而使电容器能得到纳米级的电极距离,获得更好的性能。超级电容器的能量存储机制中基本无化学反应的发生,或仅涉及界面层的化学反应,因此具有很高的可逆性,可以保证超级电容器远远高于锂电池的充放电循环性能。

  超级电容器的基本结构包括两个高比表面积多孔性电极、多孔性隔膜材料以及吸附其中的电解液。隔膜一般为纤维结构的电子绝缘材料,如聚丙烯膜,要求具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导。在每个电极的另一面紧贴有集电极以减少电容器的阻抗损耗。

  正是因为超级电容器独特的结构和工作原理使其拥有三大优点:

  一是有非常高的功率密度。功率密度可为电池的10—100倍,可以在短时间内放出几百到几千安培的电流。这个特点使得超级电容器非常适用于短时间高功率输出的场合,比如电磁炮。

  二是充电速度快。超级电容器可采用大电流充电,能十秒至几分钟内完成充电过程,是真正意义上的快速充电。

  三是循环寿命长,一般情况下循环充放电次数高达10万次以上。

  另外,超级电容器与蓄电池并联可应用于各种内燃发动机的电启动系统,能有效保护蓄电池,延长其寿命,减小其配备容量,特别是在低温和蓄电池容量不足的情况下,确保可靠启动。

   锂电池和超级电容器的区别

  电容器本质上存储的是电荷,在放电的时形成电流。而锂电池的储能物质是锂离子,是在充电的时候将电能转化为化学能,在放电的时候将化学能转化为电能。

  虽然锂电池在能量密度上远强于超级电容器,但在功率密度、充放电速度、循环寿命等方面逊色于超级电容器。

  另外,某些锂电池在安全性上也存在一定隐患,比如日本松下的钴酸锂电池。

  钴酸锂电池虽然有着非常高的能量密度比,但安全系数并不高——钴酸锂电池在一定温度下会释放氧气,氧气导致更加的不稳定,进而恶性循环,更多的氧气导致更加低的起火温度;另外,钴酸锂电池电解液稍有不慎,比如震动、温度升高就会造成电池内部压力升高,然后发生爆炸,而脆弱的电池外壳在受到外力撞击时很容易破裂,导致电解液挥发起火,甚至爆炸。这使得采用7000—8000只钴酸锂电池串联作为动力的特斯拉电动车深受其害,即便特斯拉汽车改进了电池的排列方式,加固了汽车地盘,添加了保险丝和冷却剂,依旧烧车不断:

  10月18日,特斯拉Model S在墨西哥高速行驶时失控,撞击混凝土障碍物后又撞击树木,停止后发生起火、爆炸;

  11月6日,特斯拉Model S在美国田纳西州士麦那起火燃烧,田纳西州公路巡逻队称,当天下午这辆电动汽车冲向拖车挂钩,撞击底盘后发生火灾;

  11月15日,特斯拉Model S车主把车停在了自家车库里充电,凌晨3点左右突然起火……

  在2013年,特斯拉Model S总计卖出21000余辆,相对于较小的总量,自燃概率着实不低。

  当然,锂电池当中也有相对比较靠谱的,比如磷酸铁锂电池,虽然能量密度相对于钴酸锂电池低一些。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/



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