近日，充電10分鐘就能讓公交車跑出200公里的“超級能量塊”在天津研發(fā)成功。在經(jīng)過上萬次的快速充放電、零下40攝氏度至70攝氏度測試等考驗，這種新型動力電源高能鎳碳超級電容器克服了動力電池因快速充放電造成壽命嚴重縮水的缺點，為純電動汽車增加了一種較為現(xiàn)實的能量存儲技術路徑選擇。

好處多多 有“容”乃大

超級電容器又名電化學電容器，是20世紀七八十年代發(fā)展起來的一種新型儲能裝置。作為介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，超級電容器主要利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量，因而不同于傳統(tǒng)的化學電源。之所以被稱為“超級”，在于其在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。

由于具有龐大的表面積及非常小的電荷分離距離，超級電容器較傳統(tǒng)電容器具有驚人的靜電容量。同時，由于其儲能的過程可逆，超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次，并具有功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)點。

業(yè)內(nèi)專家表示，對于鋰電池而言，如果進行快速充放電操作，使用1－2年就需更換，高昂的價格讓消費者望而卻步。此外，鋰電池瞬時的能量密度傳輸無法達到新能源客車行駛的需求，從而無法在最短時間內(nèi)推動電機滿負荷運轉(zhuǎn)。這些都是造成純電動汽車目前尚未大規(guī)模商業(yè)化的重要掣肘因素之一。

相比之下，超級電容器壽命更長、充電時間短，并且沒有化學反應所帶來的污染及蓄電池的記憶問題。同時，大功率的超級電容器對于純電動汽車的啟動、加速和上坡行駛具有極其重要的意義：在純電動汽車啟動和爬坡時快速提供大功率電流；在純電動汽車正常行駛時由蓄電池快速充電；在純電動汽車剎車時快速存儲發(fā)電機產(chǎn)生的大電流，此舉可以減少純電動汽車對蓄電池大電流充電的限制，從而大大延長蓄電池的使用壽命，提高純電動汽車的實用性，這些特性都非常契合純電動汽車的技術和應用要求。中國科學院院士田昭武認為，相對于蓄電池，超級電容器是純電動汽車理想的高功率提供者。

國家能源局原局長張國寶在此前召開的某論壇上也表示，純電動汽車電池技術方面還有很多問題待解決；但電容充電快，在電動汽車的發(fā)展方向上，還應有類似超級電容的技術路線。

據(jù)了解，目前動力電池技術路線主要3種：最低檔為鉛酸電池，污染嚴重，只用于電動自行車；較低檔為鎳氫電池，但價格昂貴、續(xù)航歷程較短；其次是磷酸鐵鋰電池，續(xù)航里程較遠但價格較貴，一次充電可行駛100－120公里，為目前國內(nèi)大多數(shù)純電動汽車所采用。

技術領先 具備商業(yè)化雛形

鑒于超級電容器的重要性，許多發(fā)達國家都給予高度重視，并作為重點的戰(zhàn)略研究和開發(fā)項目。我國863計劃電動汽車重大專項中也已將電動車用超級電容器的開發(fā)列入發(fā)展計劃。

田昭武表示，在材料成本和制作成本降低、比能量和安全性提高的前提下，我國已經(jīng)設計出具有自主知識產(chǎn)權的新型超級電容器。新型超級電容器能以十秒數(shù)量級的高倍率充放電，單次充放電能量密度較高；充放電時不涉及固相變化，循環(huán)性能優(yōu)異，壽命長，并且沒有燃燒爆炸危險。電化學活性物質(zhì)選擇余地大，可以適當選擇資源豐富、環(huán)境友好且容易回收的電化學活性物質(zhì)、同時結(jié)構(gòu)簡單、無需追求巨大表面的電極，也無需固相化成步驟，材料成本和制造成本低廉，從而可大大降低純電動汽車售價。

據(jù)了解，在超級電容技術研究方面，我國已不落下風。哈爾濱巨容公司自主研究開發(fā)的超級電容器與被17屆國際電動車年會（EVS－17）評價為與目前國際上最先進的超級電容器、知識產(chǎn)權價值2億美元的俄羅斯同類產(chǎn)品性能相當。目前，哈爾濱巨容公司的超大電容VC系列產(chǎn)品采用國內(nèi)各種成熟技術加以優(yōu)化組合制成，具有成熟的技術基礎和產(chǎn)業(yè)基礎。經(jīng)過幾年的運行試驗，產(chǎn)品性能指標完全符合設計要求，已被列入國家863計劃，并出口到美國、加拿大等國家。

上海奧威科技開發(fā)有限公司等企業(yè)制造的超級電容公交車已通過國外包括安全性檢測在內(nèi)的一系列嚴格測試，目前開始出口到多個國家和地區(qū)。在此前舉辦的第七屆國際節(jié)能與新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇暨展覽會上，奧威科技展出了60輛新投入使用的超級電容公交車所載超級電容。該新型儲能裝置取代了傳統(tǒng)蓄電池，電容車在運營過程中，以30秒到3分鐘時間，利用乘客上下車時間完成快速充電，一次充電滿載運行（帶空調(diào)）5－8公里，百公里耗電小于100度，能耗費用是普通燃油車的1／3。據(jù)了解，上海11路、26路使用的以無機超級電容器作惟一電源的近百臺超級電容公交車大規(guī)模商業(yè)化運營最長已近5年，狀態(tài)良好，從未出現(xiàn)重大事故。

公交車或成其“歸宿”

作為一種新型儲能元件，超級電容器其出現(xiàn)填補了傳統(tǒng)靜電電容器和化學電源之間的空白。業(yè)內(nèi)專家表示，隨著對電動汽車研究的深入，超級電容器在這方面應用的優(yōu)勢將會越來越明顯，低成本又決定了其顯著的經(jīng)濟效益，市場前景非常廣闊。但知名汽車評論員賈新光表示，超級電容容量有限、體積龐大，上海現(xiàn)有的超級電容公交車行駛兩三站就需充電、續(xù)航只有數(shù)公里，因此難以在轎車上使用。

專家表示，同等重量下，超級電容器續(xù)駛里程僅為鉛酸電池的1／3，這意味著依靠超級電容提供給車輛的動力強勁卻不能持久，必須在短時間內(nèi)頻繁充電，這對于路線和行駛狀況多變復雜的私人乘用車而言，顯然并不合適。

然而，由于公交車的線路站點是固定不變的，只要在停靠站點或者線路上合適的地方建立超級電容器電動大客車充電站即可；公交車車輛行駛也比較平穩(wěn)，滿足超級電容對于傾斜角度的限制要求。超級電容器的充電時間很短，所以可以利用公交車進站的時間充電，不會影響乘客的乘車感受。此外，建設滿足超級電容公交車充電站的投資比建設加油或加氣站低很多。

專家表示，超級電容器行業(yè)目前還處于起步階段，但其用途決定了其戰(zhàn)略價值。若政府出臺強有力的產(chǎn)業(yè)扶持政策以促進超級電容器上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，未來的發(fā)展空間很大。