寧波中車新能源鄭超：未來超級(jí)電容器在軌道交通、儲(chǔ)能領(lǐng)域要向混合型電容發(fā)展

北極星儲(chǔ)能網(wǎng)來源:北極星儲(chǔ)能網(wǎng)2020/8/27 8:48:35我要投稿

關(guān)鍵詞: 超級(jí)電容器儲(chǔ)能儲(chǔ)能國際峰會(huì)ESIE

北極星儲(chǔ)能網(wǎng)訊:展望未來超級(jí)電容器的發(fā)展，首先還是向低內(nèi)組，大型脈沖電源里面，其次在車載儲(chǔ)能或者軌道交通里面、儲(chǔ)能領(lǐng)域還是要做提高能量密度，往混合型電容發(fā)展。

——寧波中車新能源科技有限公司副總監(jiān)鄭超

2020年8月26-28日儲(chǔ)能電容，由中國能源研究會(huì)、中關(guān)村管委會(huì)、中關(guān)村科學(xué)城管委會(huì)指導(dǎo)，中國能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)、中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)院工程熱物理研究所聯(lián)合主辦的“第九屆儲(chǔ)能國際峰會(huì)暨展覽會(huì)”在北京召開。峰會(huì)主題聚焦“聚儲(chǔ)能十年之勢，創(chuàng)產(chǎn)業(yè)十四五新機(jī)”，同期舉辦儲(chǔ)能聯(lián)盟十年紀(jì)念論壇。北極星儲(chǔ)能網(wǎng)、北極星電力APP對本次峰會(huì)進(jìn)行全程直播。

在8月26日舉辦的“儲(chǔ)能創(chuàng)新論壇”上，寧波中車新能源科技有限公司副總監(jiān)鄭超為我們分享了“高比能混合電容器”。

寧波中車新能源科技有限公司副總監(jiān) 鄭超

鄭超：謝謝徐總的介紹，我最后的報(bào)告可能跟大家不太一樣，因?yàn)橐幌挛缢兄v的還是成套的儲(chǔ)能的系統(tǒng)解決方案，我們公司主要還是做器件為主，做容器，今年也做了混合電容器方面的工作，主要跟大家分享我們在混合電容的進(jìn)展和產(chǎn)品的情況，主要把混合電容器應(yīng)用到儲(chǔ)能的新興產(chǎn)業(yè)里面去。

首先介紹一下我們的背景，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基本上現(xiàn)在是整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)三大支撐產(chǎn)業(yè)之一，這是整個(gè)產(chǎn)業(yè)最核心的技術(shù)，目前所有儲(chǔ)能技術(shù)最核心還是鋰電池技術(shù)，鋰電池技術(shù)占了90%的份額，主要還是三元和鐵鋰為主，鋰電池主要還是能量密度高，成本比較低。主要問題是鋰電池鐵鋰，在大的應(yīng)用場景，特別是分鐘級(jí)的功率補(bǔ)償應(yīng)用場景里面，它的壽命特性、溫度特性以及長壽命特性具有一定的局限性。

超級(jí)電容器能量密度比較低，這里面雖然很適合于一次調(diào)頻里面短時(shí)間功率補(bǔ)償，但是持續(xù)性還有一定的劣勢，所以綜合來看儲(chǔ)能里面無論是單一的儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足整個(gè)儲(chǔ)能市場的需求，我們的想法就是能不能開發(fā)一種中間態(tài)，類似于兼具鋰電池和電容的特性，在傳統(tǒng)物理儲(chǔ)能技術(shù)上，通過雙電層儲(chǔ)能技術(shù)上引入了電化學(xué)儲(chǔ)能，構(gòu)建同時(shí)發(fā)揮鋰電儲(chǔ)能和物理儲(chǔ)能器件，實(shí)現(xiàn)鋰電和電容器并聯(lián)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生一種協(xié)同的效應(yīng)，他們也能突破能量密度瓶頸，同時(shí)還保持長壽命和高功率的特性。

第一代混合型電容器這里面主要講的鋰離子電容器，這里面正極是活性炭表面的吸附物理出能，負(fù)極是石墨，類似于正極是電容串聯(lián)負(fù)極里的電池，作為內(nèi)串型的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的好處就是負(fù)極采用用石墨替代傳統(tǒng)的活性炭之后將器件的工作電壓提升至3.8V，甚至4.2V，這樣就可以極大地提升能量密度，基本可以做到將近20Wh/kg。這個(gè)體系最大問題就是沒有鋰源，正極是物理吸附的過程，負(fù)極需要進(jìn)行預(yù)嵌鋰。電池里面做高鎳也需要負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)，現(xiàn)在直接把鋰粉摻到里面去，對于整個(gè)加工環(huán)節(jié)要求比較高，鋰粉可以用干粉方法做起來，目前這種方法在產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)過程中；第二補(bǔ)鋰技術(shù)，通過正極補(bǔ)鋰，通過第一次充電過程對負(fù)極進(jìn)行預(yù)嵌鋰，跟傳統(tǒng)鋰電池工藝類似，這種方法可能還是比較適合于工程化放大。我們公司選用第一代混合電容器采用正極補(bǔ)鋰，負(fù)極是采用一種快充的復(fù)合的碳材料，采用干法加工技術(shù)，不通過干法電極加工方法解決了高富鋰材料不穩(wěn)定的特性，這種產(chǎn)品基本上容量可以做到17000F，這款產(chǎn)品最大的問題，能量密度還是比較低，雖說功率特定很好，壽命很長，但是總的度電成本跟傳統(tǒng)的動(dòng)力電池相比還是不占優(yōu)勢的。

所以最近我們選擇開發(fā)一種混合電容，這里面很簡單，正極是多孔炭和傳統(tǒng)鋰電正極材料混合在一起，搭配著快充碳負(fù)極一起構(gòu)成混合電容器，這里面沒有了一個(gè)嚴(yán)格的充放電平臺(tái)，主要是放電曲線電容器是直線放電的趨勢，鋰電有一個(gè)平臺(tái)，這樣疊加以后有一種弧形。我們最早的產(chǎn)品是一款方形，在2016年研制成功的，已經(jīng)推廣市場應(yīng)用，主要用在軌道交通車輛里面，壽命在5萬次。最近我們實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的成果，最大脈沖功率能達(dá)到50kw/kg，類似于一種雙高的儲(chǔ)能器件，測了一下壽命的情況，10C充放電，2000多次循環(huán)容量保持率90%以上，穩(wěn)定還是比較好的。