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www.023466.com:骞伟中:超级电容器可广泛应用于汽车行业

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来源: 中国电力新闻网      日期:18.06.14

  超级电容器可广泛应用于汽车行业

  ———访清华大学化学工程系教授骞伟中

  中国电力新闻网见习记者 邓恢平

  近日,清华大学化学工程系教授骞伟中团队研发的“基于石墨烯—离子液体—铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术”通过技术鉴定。该项技术实现了超级电容领域的重要突破,实现了超级电容能量密度成倍提高,并且研发出了新型的材料体系,把我国超级电容器技术水平提高到国际前列。中国电力报记者就超级电容器发展应用方向等问题采访了该项技术主要负责人清华大学化学工程系教授骞伟中,他表示:“未来应该把超级电容器广泛应用于汽车的启动、转向、刹车能量回收等用途中。”

  中国电力报:“基于石墨烯—离子液体—铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术”取得的重大进展主要是指什么?

  骞伟中:该项技术取得的重大进展主要体现于两方面。一是大幅提高了超级电容器的电压水平;二是集流体材料打破了国外的技术封锁,填补了国内空白。   

  超级电容器的功率密度显著优于锂电等产品,目前需要提高的主要是能量密度。由于超级电容器的能量密度与电压成平方关系,因此一直以来,提高电压是提升超级电容器能量密度的主要方向。

  之前行业内普遍使用的活性炭体系只能缓慢提高超级电容器的电压,电压的提高往往只是从2.7伏到2.85伏,再到2.9伏这样小步前进。而“基于石墨烯—离子液体—铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术”通过采用新的电解液系统、新的电极材料以及新的集流体材料,能够直接把超级电容器的电压提高到4伏,实现超级电容器电压的一个大跨越,从而成倍提高超级电容的能量密度。

  此外,“基于石墨烯—离子液体—铝基泡沫集流体的高电压超级电容技术”中使用的集流体材料是另一重大进展,该材料打破了国外的技术封锁,填补了国内的空白。

  由于集流体材料具有质量轻、强度高等特性,能用于国防装备制造,因此国外在这种材料上长期对我国实行技术封锁,不愿意卖给我国,或者高价售出这种材料。此前,国内超级电容企业曾就此材料与日本寻求合作,但是最终因价格太高而作罢。

  因此,该项技术中使用的集流体如实现在国内生产,得益于国内制造业的强大,这能够在一定程度上降低集流体材料的成本,也能帮助超级电容企业技术进步。

  中国电力报:该项技术具有怎样的应用价值和市场潜力?

  骞伟中:该项技术的应用价值和市场潜力主要还是在汽车工业中。汽车行业是一个基数十分巨大的行业,仅我国每年生产的汽车就达几千万辆,而超级电容器在汽车的启动、转向以及刹车系统能量回收等方面具有很大的应用空间。

  日本提出的路线图认为,超级电容器应用于汽车内的前提是一方面超级电容的体积要小,另一方面能量密度必须达到20瓦时/升。汽车由于空间有限,因此对超级电容的体积有一定限定。

  日本和美国的路线图对车用超级电容曾进行过分类,根据汽车不同部件开发不同超级电容产品,即100法拉至300法拉小电容的用途,500法拉至1000法拉电容用途以及1000法拉至4000法拉储能用途,这些产品的共同点是体积小。

  而此次研发的成果,已经超过了日本路线图的20瓦时/升能量密度指标。能够做到很小的体积能量密度达到23瓦时/升。

  中国电力报:您认为超级电容器的应用空间有多大?

  骞伟中:超级电容和锂电的用途是不一样的,锂电主要用于续航,而超级电容由于寿命长、功率密度高,主要用于启动、转向、马达冷启动。

  目前储能领域,我们应该树立一种观点,即不是技术间谁压倒谁,而应是相互结合,共同提高储能的效率。德国曾经提出最理想的电力系统或电源系统结构,应该是既有高的能量密度,也有高的功率密度。因此,超级电容的最终目标不是在能量密度上超越电池,而是电池和超级电容搭配使用。

  除了在汽车行业,在轻轨和地铁的能量回收、风力发电变桨系统、路灯照明、电梯空载能量回收、以及飞机等重舱窗门的紧急开启等方面,都可以用到超级电容器。

  中国电力报:技术发展方向是怎样的?超级电容器成本下降空间有多大?

  骞伟中:在技术方面,未来超级电容器在汽车上应用有一个重要的技术方向是要实现电解液的清洁化。目前锂离子电池与超级电容的电解液容易着火且有一定毒性,因此使用时要求安全措施必须到位,在密闭空间中使用更要慎重。而此次研发所用的纯离子液体电解液是不会着火的。总的来说,使用高安全性的电极材料与电解液是电化学储能需要持续努力的方向。

  在价格方面,超级电容的降价速度还是比较快的。五年内3000法拉超级电容器价格约降低了80%,并实现五倍的市场增长。下一阶段,超级电容器成本的下降主要还是需要依靠规模生产,才能实现产品人力等成本降至最低。

  另外一方面,也需要政府部门给予超级电容器更多的政策扶持。锂电作为一个拥有万亿市场的产业,其能量密度每年增长约6%,而超级电容可以实现几倍增长,作为一个细分行业,超级电容更需要政府部门的相关政策支持。

责任编辑:王萍  投稿邮箱:网上投稿

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