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[信息] 锂离子电池的颠覆者——陶瓷叠片式超级电容器

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发表于 2009-11-6 20:08:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
2007年1月16日,美国德州一家研制电动汽车储能装置、名为EEStor的公司打破沈默,对外宣告了他们『里程碑』式的成果:他们的自动生产线由独立的第三方分析验收,其产品的关键物质高纯钛酸钡已经能够批量生产,纯度已经能够达到99.9994%。这意味着可以用这种高纯钛酸钡粉末生产新型的陶瓷叠片式超级电容器,而这种陶瓷叠片式超级电容不仅具有电化学双层电容器具有的高功率性能,高安全性能,长达百万次的循环寿命,更具有两倍于锂离子电池的能量密度,它的量产将可能彻底颠覆锂离子电池。  按照EEStor公司2006年4月发表的专利,这种储能装置是用高纯钛酸钡粉末涂在树脂膜的表面,干燥后进行剥离,然后切割成型,在极度净化的环境下通过层叠的方式,加工成叠片式陶瓷电容器。由这种陶瓷叠片式超级电容器构成的电源系统,在充电条件许可的情况下,能在极短的时间内充满电并能驱动一台轻型电动轿车行驶300多公里。
  与锂离子动力电池相比,电化学双层电容器具有许多优点,它具有很高的功率密度,能够以1000C的倍率充放电,它具有极长的使用寿命,能够反复充放电近百万次。但是它也有弱点——它的能量密度只有锂离子电池的1/20,即算是近年来日本的生产企业在提高超级电容器的能量密度方面取得了不小的进步,但仍然只能达到锂离子电池的1/10。
  而EEStor公司开发的陶瓷叠片式超级电容器,采用具有极高介电常数的高纯纳米钛酸钡,能量密度大为提高,使电容器的能量密度由原来的每公斤6wh提高到了280wh。是锂离子动力电池100wh的2.8倍。此外,由于该产品为陶瓷叠片式电容器,充放电过程中不存在电化学反应,电容器内部没有易燃的有机溶剂电解液,所以在使用过程中不存在材料的分解问题,其循环寿命高达100万次,且不会出现锂离子电池因为滥用出现过热起火甚至爆炸的安全问题。
  但是,对于EEStor公司的这一产品,由于其原定于2007年底批量上市的计划一直没有实现,虽然去年在网站上公布了他们申报的4个专利,随后又和美国的军火供应商洛克希德飞机公司签订了战略合作协议,今年初,美国著名的Tesla电动汽车公司又宣称与他们合作推出新型电动汽车。但人们还是没有看到他们产品的真面目,一切都让人感到扑簌迷离。也正因为如此,引起了众多专家学者的质疑。加州大学戴维斯分校的安德鲁(Andrew Burke)是运输能量系统的专家,他对EEStor的发明依然感到怀疑,他认为他们的技术离现实还有一段距离。他說:“假如这项技术最后比我想象的要好,我只会为他们高兴,因为这是新兴能源产业的一大进步。”
  另一位专家、曾在福特汽车公司做了18年工程研究的超級电容专家吉姆•米勒(Jim Miller)也觉得这种说法不太可信。“我们怀疑的第一点就是自放电,因为高压电容器有一个快速自我放电的趋势,也就是说,虽然你将它充满了电,但如果你把电池放一个晚上,它就没有电了,那么早上要用的时候,你还是要充电。”他也不相信陶瓷结构,认为这种材料很易破碎,生产过程很难控制,当它在汽车上使用时,会因为破碎造成故障。此外还存在工作温度范围的问题: EEStor公司说他们的系統可以在-20℃——而不是以前所說的-40℃——条件下工作。
面对大家的质疑,EEStor公司一直没有正面回应,而是保持沉默。但是进入到2009年,EEStor公司似乎加快了他们的研发和生产进程。年初,他们公布了他们申请的商标和第一款产品的技术规格。
从公布的规格书我们可以看出该产品的工作电流只有不到1C,最大脉冲电流只有3C,能量密度达到了280wh,充电时间为90秒,工作温度范围为-40~49度,产品获得了UL和欧洲的安全认证。值得注意的是他的产品价格,小批量订货的价格是每个62.5美元。相当于每wh 0.68元人民币,只有锂离子电池每wh3.5人民币的1/5。
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。
 楼主| 发表于 2009-11-6 20:24:59 | 显示全部楼层
顺便说一下。
关于EEStor公司的280WH/千克(后期又有400WH/千克的数据)这一参数,有很多质疑的声音。其真实与否我不清楚,发此贴仅给大家参考,因为能量储存还有超级电容这一途径。
发表于 2009-11-8 18:26:21 | 显示全部楼层
{:3_57:}我在网上看到的说法是钛酸钡不是化学常识上的高介电材料。我也不太懂
发表于 2010-8-4 02:45:10 | 显示全部楼层
很早以前关注过这款陶瓷电容电池,但是后来一直就没有了后文,照这样看来好像移动电源的问题就解决了
发表于 2010-8-15 18:45:34 | 显示全部楼层
估计现在应该是在搞技术分代或分级!
发表于 2014-5-19 11:26:28 | 显示全部楼层
离矿物燃料的能量密度还差的远呢。以汽油为例能量密度是12777.8WH/KG,算上发动机的效率也要相当3000WH/KG,哈哈,还是要背一大坨放电的容器。
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