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非对称纳米超级电容件

发布时间: 2014-08-06 09:14:07   作者:本站编辑   来源: 本站编辑   浏览次数:

 

化学双电层电容器(双电层电容器),也称级电容,或超级电容器能装置。超级电容器能装置的能量密度比池低,其具有循寿命(>1,000,000周期)、内阻低、充和放快、功率密度高(10-100千瓦/千克)等优势。级电容近期已得到科学家的特别关注,并预计在未来的电动/混合力汽重型建筑设备品和公用网的存领域里占有很重要的地位。据最近的一场调查报告,估世界化学容器市场规预计将从2010年全球市$4.7亿美元增2015年的12亿美元,具有每年20.6%率。

 

(一) 市场分析

我们认为未来超级电容技术最热门的主要应用领域是混合/停止器件的源。

混合力汽/停止器件是一项快速新的汽该装置将利用超级电容(双电层电容器)作微混合使用的启/停止操作时的的系统组件。世界著名的勒克斯研究(Lux Research)机构预计未来世界范围内的微混合力市2017年将达到3,900万这样将可能为储能装置系统,如超级电容器,创造将近69亿美元的市场价值中国的微混合力市将从2011年的小于30万台,增2017年的超过890万台

微型混合力汽的关功能是它的自/停止装置,而池或化学容两种能源都可以作合适的动力源。目前最先进的锂电池技术(123电池系统)和淹没酸蓄池因为其昂贵的成本和较差的耐用性能无法实际应用。超级电容是根本上高功率的用而设计的,能在汽车发动机刚启动时低速旋转以及加速运动时给予连续动力源能源,且充电和放电次数几乎是无限制的。目前以活性碳为电极的对称型超级电容是市场上比较成熟的产品比能量可以达到7Wh/kg比功率可以达到6000W/kg。虽然其比功率满足大部分微混合动力汽车的要求,但在比能量上,还远满足不了微混合动力车和电动车的要求。

美国纳米集团旗下的美国纳米公司开发的非对称性纳米超级电容技术的比能量比目前最好的超级电容提高3倍,而比功率相同,将成为今后唯一能在比能量和比功率上都能满足混合力汽/停止器件要求的最佳能源

 

(二) 产品特性

美国纳米公司的纳米超级电容与众不同的是它是非对称超级电容的设计,是属于目前世界上最前沿的技术。其设计原理是:非对称超级电容中正极是金属法拉第电极,工作原理类似电池,比容量是碳双电层电极的百倍。与碳负极结合而成的电容是对称电容的两倍容量。除容量上的优势外,不对称电容的最高工作电压也有所提高。二者结合会使比能量达到3倍于对称电容。实现不对称电容产品的技术挑战在于如何能够让金属法拉第电极能够像碳双电层电极一样快速冲放电。我们的纳米活性材料技术克服了法拉第电极冲放电慢的局限,能够使不对称电容比能量是对称电容的3倍,而比功率与其相同。

是本公司自1998年与肯塔基大学史蒂夫李普卡教授及著名超级电容专家约翰米勒博士联合开发的新能源技术,曾获得了美国商业部90万美元的新产品开发费用,拥有三项专利,并已制作出组电极组成的超容样品(如图1所示):

 

 

 

 
名称
专利号
授予日
国家
1
Asymmetric Electrochemical Supercapacitor
7,199,997
04.03.07
美国
2
Asymmetric Electrochemical Supercapacitor 
and Method of Manufacturing Thereof
7,576,971
08.18.09
美国
3
Asymmetric Electrochemical Supercapacitor 
and Method of Manufacturing Thereof
8,107,223
01.31.12
美国
 
 
组电极组成的超容样品
 
(三)在中国产业化途径
    根据以前公司的开发成果、能力、以及未来市场迫切需求的能源装置,美国纳米公司计划开发纳米超级电容装置作为未来混合动力汽车启动/停止微器件的应用。该项目的计划分四步组成,约需四年完成大规模工业生产:
1.开发纳米超级电容产品样品作为混合动力汽车启动/停止器件的应用,预计时间一年,约需投资100万美元。其主要任务是已掌握的实验纳米超级电容技术及研制的小型超级电容器件样品基础上,通过各种参数的优化,来生产超级电容装置作为混合动力汽车启动/停止微器件的应用。该装置的性能指标将是:电源电压应为12至14V;循环次数大于30万次;电容-电阻乘积常数小于或等于300毫秒。
2.集成纳米公司的超级电容技术与能源检测及控制技术作为混合动力汽车启动/停止器件的应用,与汽车公司联合试产产品性能,以达到小规模化的集成超级电容产品生产。预计时间1年。
3.建立中型规模生产线,生产有一定批量的产品,预计时间1年。
4.工业化生产及产品商品化,预计时间1年。

 

 

 

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