【超級(jí)電容在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用探究8300字（論文）】

超級(jí)電容在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用研究TOC\o"1-3"\h\uTOC\o"1-3"\h\u18318第一章軟件概述 頁第一章軟件概述最近登場的具有物理電容器和電池的超級(jí)電容器，明確了未來的探索方向。超級(jí)電容器的能量儲(chǔ)存性能比物理電容器強(qiáng)。目前，超級(jí)電容器所使用的電極材料主要是碳材料，由于像錳氧化物這樣的低價(jià)格和高能材料，很多科學(xué)家都很喜歡。超級(jí)電容器市場以后，全球需求急速擴(kuò)大，成為化學(xué)電源領(lǐng)域的新產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)。超級(jí)電容器在很多領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用價(jià)值和市場潛力。電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車、特種卡車、電器、消費(fèi)者家電等，在世界各國受到廣泛關(guān)注。在當(dāng)前的國際形勢(shì)下，超級(jí)電容設(shè)備具有巨大的應(yīng)用前景。第二章目前超級(jí)電容的種類與原理2.1超級(jí)電容的種類介紹超級(jí)電容器主要有兩大類:雙層電容器和醫(yī)生電容器。雖然被稱為超級(jí)電容器，但是操作方法有本質(zhì)的不同。在雙層超級(jí)電容器的電荷移動(dòng)中，吸附是主要模式、小化學(xué)變化和非模型過程。由于醫(yī)生的靜電電容充電和放電、法拉第反應(yīng)、非法拉第過程、吸附和脫附過程以及電極-溶液接口結(jié)構(gòu)的改變和電流流動(dòng)，電極溶液接口之間沒有電荷移動(dòng)。這個(gè)電流流動(dòng)過程被稱為非法拉第過程，不遵循法拉第定律。法拉第過程是指，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，并且在電極與溶液界面上有電子轉(zhuǎn)移（躍遷）的過程，遵循法拉第原理。2.2超級(jí)電容兩個(gè)種類的工作原理（1）雙電層電容器工作原理雙電層電容器，結(jié)構(gòu)上包含正負(fù)極集電器，多孔碳電極，隔膜和電解液幾個(gè)組成部分。隔膜在正負(fù)極之間，將兩者分開，但允許電解液中陰、陽離子自由通過。電荷可以穿越隔膜移動(dòng)。電解液用于傳導(dǎo)電荷；電荷分別在正、負(fù)電極接觸面形成雙電層結(jié)構(gòu)。充電時(shí)，給電容兩端加載電壓，由于靜電力作用，電荷向正負(fù)兩極匯集，在電極與電解液接觸面上形成雙電層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電荷與能量存儲(chǔ)；當(dāng)超級(jí)電容作為電源放電，電荷則離開電極回到電解液中。電荷的匯集、擴(kuò)散，在外電路形成電流，實(shí)現(xiàn)充電和放電過程（如圖2-1所示）。雙電層電容器能量密度和功率密度的高低，一個(gè)主要的影響因素是集電極的性能。目前超級(jí)電容器研究和應(yīng)用較多的是碳材料，包括活性炭、石墨烯、碳納米管、模板碳等。不同碳材料的微觀形貌和理化性質(zhì)不同，電化學(xué)儲(chǔ)能性能有所差別，不同碳材料的比電容不同。集電極技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)了具有納米級(jí)孔徑的多孔碳電極能夠有效促進(jìn)電解液離子的去溶劑化，顯著增加超級(jí)電容的電容量。去溶劑化的大體含義是去掉離子表面附著的溶劑，提高離子吸附到電極上的能力，但納米材料的具體工作機(jī)制還在研究。圖2-1雙層電容器的工作原理（2）贗電容工作原理被稱為法拉第電容器的類似電容器是基本的工作原理。假電容器主要使用金屬氧化物或?qū)щ娦愿叻肿幼鳛殡姌O。在充電過程中，電極和電解質(zhì)表面發(fā)生了快速的氧化還原反應(yīng)或法拉第過程，電極材料之間產(chǎn)生了電勢(shì)差。放電中與電解液的反反應(yīng)是充電過程的反作用，通過減少兩個(gè)電極之間的電勢(shì)差來實(shí)現(xiàn)放電（如圖2-2所示）。目前研究較多的贗電容器材料包括，金屬氧化物、金屬氫氧化物、導(dǎo)電聚合物等。然而，贗電容材料大多受限于循環(huán)穩(wěn)定性相對(duì)較差的缺點(diǎn)，往往需要與碳材料形成復(fù)合物以提高循環(huán)壽命和充放電性能。圖2-2贗電容的工作原理第三章目前超級(jí)電容的應(yīng)用規(guī)模和水平3.1超級(jí)電容發(fā)展歷史介紹1879年，亥姆霍茲發(fā)現(xiàn)了雙層電容器的特性，提出了雙層電的概念，但在能源儲(chǔ)存上使用雙層電是近幾十年來首次出現(xiàn)。1957年，Bcker提出使用更小的電容器作為比能量更接近電池的能量儲(chǔ)存裝置。1968年，StandardOilSohio首次引進(jìn)使用高非表面碳材料的雙層電容器制造專利，并將專利技術(shù)移交給NEC,1979年開始生產(chǎn)用于電動(dòng)汽車啟動(dòng)系統(tǒng)的超級(jí)電容器。幾乎同時(shí)用Panasonic調(diào)查了活性化。以碳為電極材料，利用有機(jī)溶液作為電解質(zhì)超級(jí)電容器，開始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，發(fā)售了多種超級(jí)電容器。3.2超級(jí)電容的應(yīng)用超級(jí)電容應(yīng)用領(lǐng)域挺多，主要發(fā)揮其瞬時(shí)大功率的優(yōu)點(diǎn)。大的領(lǐng)域包括供配電行業(yè)，交通領(lǐng)域，重型機(jī)械領(lǐng)域等等。電力行業(yè)的應(yīng)用，主要包括平抑發(fā)電功率波動(dòng)，風(fēng)機(jī)變槳后備電源。新能源發(fā)電，比如風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電等，受自然條件影響較大，發(fā)電功率極其不穩(wěn)定，被大電網(wǎng)認(rèn)為是垃圾電，限制其上網(wǎng)規(guī)模。超級(jí)電容組被設(shè)置在新能源發(fā)電站入口處，發(fā)電功率大時(shí)，將一部分高于平均的電量存儲(chǔ)下來；發(fā)電功率低時(shí)，則將存儲(chǔ)電能補(bǔ)充到上網(wǎng)功率中去，如同一個(gè)緩沖器，起到平抑上網(wǎng)功率波動(dòng)的作用，改善新能源上網(wǎng)電力的質(zhì)量。在微電網(wǎng)中的作用形式，也跟新能源發(fā)電站類似，起到蓄水池的作用。風(fēng)機(jī)變槳，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中，需要隨時(shí)根據(jù)風(fēng)力和風(fēng)向調(diào)節(jié)風(fēng)車葉片的角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電功率的目的，葉片的調(diào)整，需要外部電源作為動(dòng)力。如果出現(xiàn)風(fēng)力驟增而風(fēng)機(jī)葉片不能及時(shí)調(diào)整角度的情形，則風(fēng)機(jī)或者風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)可能會(huì)遭受大的扭力和沖擊發(fā)電功率的考驗(yàn)，因此變槳電源需要穩(wěn)定可靠。超級(jí)電容作為后備電源，一方面沖擊電容壽命長，需要維修更換周期較長，另外一方面，超級(jí)電容對(duì)工作環(huán)境要求不高，環(huán)境溫度變動(dòng)范圍寬。交通領(lǐng)域的應(yīng)用，也有較多應(yīng)用，是我們最關(guān)心的領(lǐng)域，后面單列一個(gè)章節(jié)。重型機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是起重機(jī)和電梯這類，工作過程中勢(shì)能變化比較大的場景。上升過程中放電，給系統(tǒng)啟動(dòng)提供大功率動(dòng)力；系統(tǒng)下降過程，則能量回收。有數(shù)據(jù)顯示，這個(gè)應(yīng)用可以節(jié)約40%的能源。3.3超級(jí)電容器發(fā)展現(xiàn)況（1）社會(huì)的需求推動(dòng)了超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。另一方面，隨著全球能源危機(jī)和綠色呼聲的高漲，人類正在積極尋找電子產(chǎn)業(yè)的解決方案和用于多種電子設(shè)備的高容量便攜式備用電源供給裝置。它主導(dǎo)了超級(jí)電容器的開發(fā)。多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示，超級(jí)電容器的國際市場巨大，國內(nèi)市場尚未形成，事業(yè)機(jī)會(huì)無限。美國、歐洲、日本都在積極參與電動(dòng)汽車超級(jí)電容器的研發(fā)。從1992年開始，能源部和USABC組織了國家實(shí)驗(yàn)室和Industry(Maxwel,GE等)，共同開發(fā)雙層碳材料7超級(jí)電容器。該研究的初始目標(biāo)是維持1kwkg的功率密度，將超級(jí)電容器的能量密度提高到5whkg。這個(gè)目標(biāo)基本達(dá)成了。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)比例達(dá)到20whkg時(shí)，混合動(dòng)力車是最理想的。1996年ec，開發(fā)了電動(dòng)汽車用超級(jí)電容器的開發(fā)計(jì)劃。采用5aft驅(qū)動(dòng)的該公司的目標(biāo)是達(dá)到6whkg的非能量、1500wkg、100000次以上的循環(huán)壽命，滿足電化學(xué)電池和燃料電池電動(dòng)汽車的要求。在日本設(shè)有NewCapacitorresearchInstitute和NewSUNSHINE的開發(fā)部門。俄羅斯、日本、德國和美國領(lǐng)先。在俄羅斯，將焦點(diǎn)放在蓄電技術(shù)和電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收上的研究正在進(jìn)行中。達(dá)到3千Wkg，壽命超過10萬次，與其他國家相比領(lǐng)先。中國從20世紀(jì)90年代開始開發(fā)了超雙層電容器。但也有一些公司積極參與超級(jí)電容器的研發(fā)和生產(chǎn)，發(fā)展迅速。中國部分團(tuán)隊(duì)已研制出10whkg、600wkg的高能超級(jí)電容器和5whkg、250wkg的高功率超級(jí)電容器，可回收5萬次以上。成果指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，費(fèi)用比國際平均價(jià)格大幅下降。（2）提高性能和降低成本是超級(jí)電容器開發(fā)的主要課題。提高自行車的容量和特性，減少費(fèi)用是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。在提高性能方面，超級(jí)電容器的電極和電解質(zhì)的改善是焦點(diǎn)。目前超級(jí)電容器電極材料的研究重點(diǎn)如下。1、結(jié)合現(xiàn)有的電極材料，如電雙層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器的能量儲(chǔ)存機(jī)制等，提高靜電容量。其次，從活性炭、碳纖維、金屬氧化物、碳?xì)饽z、碳納米管到復(fù)合電極材料，新型電極材料的開發(fā)實(shí)際上并沒有停止。電解質(zhì)研究重點(diǎn)放在了寬電位窗、高低溫電阻以及優(yōu)秀的離子導(dǎo)電性材料開發(fā)上。從節(jié)約費(fèi)用的角度出發(fā)，人們努力工作?，F(xiàn)在，美國的FulPowerTechnologies正在開發(fā)廉價(jià)的超級(jí)電容器。降低成本的方法之一是尋找新的低成本原材料，比如天然礦物資源。另一方面，以低價(jià)為目標(biāo)，追求低價(jià)和高價(jià)原料的組合。另外，通過工序的簡化和生產(chǎn)設(shè)備的改善等生產(chǎn)過程的改善，實(shí)現(xiàn)低成本。（3）在超級(jí)電容器發(fā)展史上，截止到2000年12月31日的公開專利文獻(xiàn)、電池、超級(jí)電容器領(lǐng)域的比率為23.7%。截止到2006年12月31日，電池和超級(jí)電容器領(lǐng)域的比例達(dá)到了43.3%。電容器可以提供高功率，但不像電池那樣提供高功率比例。為此，我們正在研究提高coppersheon的瓦特能源比率的國際方法。未來，超級(jí)電容器可以代替細(xì)胞存儲(chǔ)能量，具有高能量和高功率性能。（4）中國在超級(jí)電容器的研發(fā)方面取得了很大的進(jìn)展，在核心技術(shù)(電極及電解質(zhì)控制)和主要國家中，等級(jí)和超級(jí)電容器是重要的發(fā)展方向之一。在環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)方面，國家和企業(yè)應(yīng)該投入更多的人力和材料資源，進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究工作，提高整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。超級(jí)電容器的開發(fā)將切實(shí)促進(jìn)整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，將超級(jí)電容器用作電源、手機(jī)、攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的計(jì)算機(jī)，可以提高性能，降低整體價(jià)格，并與昂貴的原材料相結(jié)合。另外，為了降低成本，需要工序的簡化，生產(chǎn)設(shè)備的改善等生產(chǎn)過程的改善。（5）超級(jí)電容器的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)2000年12月31日公開的專利文件顯示，電池和超級(jí)電容器的比例為23.7%，2006年12月31日，電池和超級(jí)電容器的比例達(dá)到了43.3%。超級(jí)電容器的技術(shù)越來越清晰。電池技術(shù)電容器可以提供高功率，但不像電池那樣提供高功率比例。因此，為了研究提高公司能量比率的方法，開始了國際性的研究。未來的超級(jí)電容器將使用高能量和高功率的能量存儲(chǔ)元件，而不是電池。（6）我國超級(jí)電容器的研制取得了重大進(jìn)展，但在核心技術(shù)(電極及電解質(zhì))的控制方面，與發(fā)達(dá)國家差距較大，等級(jí)及超級(jí)電容器是綠色環(huán)保的一種。作為能源開發(fā)的重要方向，要求國家和企業(yè)在基本研究上投入更多的人力物力資源，提高產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平。超級(jí)電容器的開發(fā)將切實(shí)促進(jìn)整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。發(fā)展以超級(jí)電容器為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)。目前國產(chǎn)超級(jí)電容器的研發(fā)和生產(chǎn)剛剛起步，發(fā)展空間廣闊。第四章超級(jí)電容在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用4.1超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用分類回到我們關(guān)心的電動(dòng)汽車領(lǐng)域，我們知道，新能源汽車日益成為主流。但就新能源汽車而言，電池成了一個(gè)問題。過去新能源汽車的電池，主要是鋰電池。這種電池，往往充放電時(shí)間長、循環(huán)壽命短、工作溫度范圍窄?？梢韵胂螅{駛這樣的新能源汽車，車開到半路沒電了，推著車行走十幾公里得多么悲催。也可以想象，車要在半坡起步，因動(dòng)力不足往后梭，被后面的女司機(jī)鄙視，是一件多么難堪的事情，過去，帶鋰電池的新能源汽車存在這些問題。這時(shí)，在新能源汽車領(lǐng)域，敢于被稱為“超級(jí)”的超級(jí)電容器投入使用，大致可分為兩類：一種完全依靠超級(jí)電容做動(dòng)力、另一種將電池與超級(jí)電容器串并聯(lián)而成的混合電源。4.2純超級(jí)電容動(dòng)力汽車城市軌道交通領(lǐng)域，大家可能看到過，前兩年有幾個(gè)關(guān)于超級(jí)電容在地鐵進(jìn)站過程中，做制動(dòng)能量回收的新聞。大慣性的車輛，制動(dòng)功率很大，一般的蓄電池，回收的能量比例有限，而超級(jí)電容有快速充能的特性同時(shí)可以更好地滿足電動(dòng)汽車的啟動(dòng)，加速，爬坡時(shí)對(duì)功率的需求所以超級(jí)電容最適合這類應(yīng)用。公交車可以完全依靠超級(jí)電容做動(dòng)力，間隔3-5公里充電一次，主要秀充電快的能力。4.3混合電源動(dòng)力汽車超級(jí)電容雖然可以更好的滿足汽車動(dòng)力性能，然而，超級(jí)電容器在新能源汽車中的應(yīng)用還存在許多缺點(diǎn)，如成本高，能量密度小等。因此超級(jí)電容在電動(dòng)乘用車上作為主要電源的應(yīng)用案例并不多。乘用車上一般配合其他動(dòng)力共同使用，主要發(fā)揮起動(dòng)輸出大功率和制動(dòng)能量回收的作用，超級(jí)電容組與動(dòng)力電池組并聯(lián)，電路單獨(dú)控制。在起動(dòng)、加速、爬坡等系統(tǒng)需要瞬時(shí)大功率時(shí)，接通超級(jí)電容回路；系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，接通動(dòng)力電池回路。但這樣串并聯(lián)成組使用，就帶來了超級(jí)電容對(duì)管理系統(tǒng)的需要。大體情況與鋰電池也很類似，需要監(jiān)控電流、電壓、溫度?？刂破餍枰烙?jì)SOC、SOH等參數(shù)。超級(jí)電容的電壓容量特性曲線，在環(huán)境溫度穩(wěn)定的情況下，近似于一次函數(shù)曲線。但如果外界環(huán)境出現(xiàn)變化，則電壓電量關(guān)系會(huì)跟著變化。另外一個(gè)難點(diǎn)是，超級(jí)電容的電壓電量變化過程比較快，這也給監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)提出了新要求。據(jù)報(bào)道，美國一家創(chuàng)業(yè)公司，就進(jìn)行了這樣一個(gè)項(xiàng)目：電池與超級(jí)電容器結(jié)合而成的混合電源。這個(gè)產(chǎn)品的創(chuàng)新就在于：超級(jí)電容器可與動(dòng)力電池一起使用，以減少大電流充電對(duì)電池放電的損害，延長電池的使用壽命。同時(shí)，再生制動(dòng)系統(tǒng)還可以將瞬時(shí)能量再循環(huán)到超級(jí)電容器中并提高能量利用率。該公司的CTODr.SaeminChoi，擁有電池能源領(lǐng)域擁有16年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，他介紹了這款產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：與現(xiàn)有同類產(chǎn)品比較，減少了50%成本。與單獨(dú)電池相比，功率峰值更加平穩(wěn)。該產(chǎn)品使用含水電解質(zhì)，屬于非易燃產(chǎn)品，這就保證了電池的安全，同時(shí)提高能量密度，大大增加了汽車行駛里程。該公司的CEOLessAlexander，同樣在電池能源領(lǐng)域近18年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，他介紹說，這個(gè)產(chǎn)品可以應(yīng)用于汽車上的啟動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)、峰值功率輔助系統(tǒng)等，同時(shí)產(chǎn)品可應(yīng)用在智能電網(wǎng)和國防電力儲(chǔ)能市場。目前，這個(gè)項(xiàng)目在智慧狗跨境技術(shù)轉(zhuǎn)移平臺(tái)上線。可以說，超級(jí)電容器有望讓你駕駛的新能源汽車一路馳騁、安全可靠。第五章超級(jí)電容汽車快速充電技術(shù)充電兩分鐘，通話兩小時(shí)這句廣告詞想必大家并不陌生，這是oppo手機(jī)的廣告。從字面意思就能知道這是快速充電技術(shù)，它解決了我們出門時(shí)不會(huì)被電量所困擾的局面。超級(jí)電容汽車與手機(jī)一個(gè)道理，在保障了強(qiáng)大續(xù)航的同時(shí)也能快速充電。不會(huì)出現(xiàn)我想出門時(shí)發(fā)現(xiàn)車沒電的尷尬情況。那么超級(jí)電容汽車的快速充電到底有多塊呢?想象一下，電動(dòng)汽車充電時(shí)間由數(shù)小時(shí)縮短至數(shù)分鐘，是不是很奇妙？這種科技界描述的誘人前景，或許很快就能實(shí)現(xiàn)了。目前研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新材料，可以提升碳基超級(jí)電容器（又被稱為超級(jí)電容器）的性能。開發(fā)采用這種新型聚合物的超級(jí)電容器，或能制造出媲美甚至超越鋰離子電池，但前提是在量產(chǎn)中還能保持這種新型聚合物的超級(jí)電容器的性能。5.1超級(jí)電容器擅長快速提供電能普通電池依靠化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能，一旦這些化學(xué)物質(zhì)失去效力，在約3000至5000次充電和放電周期后電池就報(bào)廢了。超級(jí)電容器是一種能量存儲(chǔ)裝置，它不像傳統(tǒng)電池那樣通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，而是形成靜電場。不但充電速度非常快，放電速度同樣也非?？臁６也恍枰∮胁牧?，例如鈷。到目前為止，超級(jí)電容器擅長的是快速提供電能。例如啟動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，或者在加速時(shí)給汽車提供動(dòng)力；也非常適合汽車在制動(dòng)時(shí)收集能量，這使其成為電動(dòng)汽車的重要組成部分；在平衡供需時(shí)，使用超級(jí)電容器快速提供電能。自2010年開始，歐洲汽車制造商標(biāo)致雪鐵龍一直在汽車中使用超級(jí)電容器。超級(jí)電容器制造商Maxwell科技公司稱，目前已有超過100萬輛汽車使用其產(chǎn)品。而且預(yù)計(jì)在2020年前，在中國上海和韓國首爾，將有3,500輛由超級(jí)電容器供電的公共汽車投入使用5.2超級(jí)電容器在電能存儲(chǔ)上存在問題但是，目前超級(jí)電容器在存儲(chǔ)大量電能，或者長期存儲(chǔ)電能方面的表現(xiàn)并不特別好。這就是所謂的能量密度低（即每公斤電池能夠存儲(chǔ)的能量少），這使得超級(jí)電容器與鋰離子電池相比處于明顯劣勢(shì)。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室表示，“超級(jí)電容器相對(duì)于傳統(tǒng)電池的兩大優(yōu)勢(shì)是更快的充電和放電速度，以及更長的使用壽命。缺點(diǎn)是它們往往成本相對(duì)較高，而且存儲(chǔ)的電能只能使用數(shù)秒鐘，或者最多數(shù)分鐘?！崩?，當(dāng)利用超級(jí)電容器為工廠裝配線上的工具供電時(shí)，這不是問題。放回到充電座中，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)完成充電。但是，如果用于電動(dòng)汽車或公共汽車，可能每行駛數(shù)英里就需要充電。顯然這不是我們想要的，那有什么辦法可以解決呢？5.3新材料或可解決超級(jí)電容器儲(chǔ)電難題超級(jí)電容器制造商Skeleton科技公司研發(fā)的超級(jí)電容器產(chǎn)品包含有石墨烯層（排列成六邊形晶格的單層碳原子）和其他碳基材料。這些石墨烯層有著巨大的表面積，1克石墨烯表面積可以達(dá)到2,000平方米，使得超級(jí)電容器可以存儲(chǔ)大量的電能。另一家位于法國南部的超級(jí)電容器制造商N(yùn)aWa科技公司，利用由垂直排列的碳和石墨烯納米管制成的電極，納米管表面能存儲(chǔ)電能。這些涂有另外一種碳基材料的納米管非常細(xì)，每平方厘米能容納100億根。而且由于碳是一種輕質(zhì)材料，將超級(jí)電容器整合在鋰離子電池中還會(huì)降低整體質(zhì)量，有助于改善電動(dòng)汽車的續(xù)航性能。新材料的超級(jí)電容器或可成為完成可持續(xù)能源的重要組成部分。5.4超級(jí)快充技術(shù)難點(diǎn)為了實(shí)現(xiàn)大功率充電技術(shù)，不僅需要提升車輛平臺(tái)，還需要匹配和升級(jí)車輛外的充電樁。與普通車輛相比，充電樁需要更強(qiáng)大的動(dòng)力模塊，帶液冷系統(tǒng)的充電槍和線路來代替，以提高功率。技術(shù)難度比車輛容易。這也是為什么保時(shí)捷，IONITY，國家電網(wǎng)，現(xiàn)代等公司已經(jīng)部署了350kW大功率充電樁，但仍然沒有看到生產(chǎn)汽車支持350kW快速充電。小鵬汽車研究所技術(shù)總監(jiān)王強(qiáng)軍認(rèn)為，車輛和充電樁的升壓和部署熱管理系統(tǒng)不是核心難點(diǎn)，但真正的困難在于動(dòng)力電池。據(jù)其介紹，目前，車用動(dòng)力電池的充放電率大多在1-1.2c之間，如果要達(dá)到350kW的快速充電功率，100kWh電池的充電率需要達(dá)到3.5c，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的技術(shù)水平。然而，北汽新能源技術(shù)總監(jiān)李宇軍認(rèn)為，動(dòng)力電池分為動(dòng)力型和能量型。目前，大多數(shù)乘用車使用能量型（鋰電池），因此充電率低。例如，在寧德時(shí)代，它具有5℃甚至6℃的磷酸鐵鋰電池，但它們的能量密度低于三元鋰電池的能量密度。目前的電池技術(shù)，如果要實(shí)現(xiàn)350kW的大功率快速充電，將犧牲一定的續(xù)航里程和耐用性。因此，電池技術(shù)的悖論是，充電快的跑不遠(yuǎn)，跑的遠(yuǎn)的充電慢。實(shí)際上，除了車輛和充電樁技術(shù)本身之外，推廣高功率快速充電的另一個(gè)困難是電網(wǎng)的負(fù)載問題。目前，大多數(shù)大功率家用電器在1-4kw范圍內(nèi)，而大功率充電樁高達(dá)320kW，相當(dāng)于同時(shí)工作的數(shù)百臺(tái)家用電器。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，北京每日電網(wǎng)負(fù)荷約為2300萬千瓦，同時(shí)只能支持71,800個(gè)350kW充電樁。你可以想象電網(wǎng)負(fù)荷的壓力。5.5超級(jí)快充即將到來總之，超快速充電技術(shù)目前仍在開發(fā)中。它涉及電壓/動(dòng)力平臺(tái)升級(jí)的車輛和充電樁，系統(tǒng)和線束熱管理，以及標(biāo)準(zhǔn)的建立和配套零件行業(yè)的成熟。目前，還沒有可供使用的生產(chǎn)模型。但是，沒有必要失望。畢竟，以高功率為核心指標(biāo)的超快速充電技術(shù)與L4/L5自動(dòng)駕駛技術(shù)不同。它已經(jīng)到了臨門一腳的時(shí)刻。至少在2019年，我們將看到保時(shí)捷Taycan在歐洲使用350kW超級(jí)快充。隨著特斯拉SuperChargerV3的逐步部署和奧迪eontron等車型的大規(guī)模生產(chǎn)，國內(nèi)電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)也將進(jìn)入150-200kw時(shí)代，并將引領(lǐng)更快的汽車制造商采用大功率快速充電技術(shù)。到2020年，中國可能會(huì)有第一個(gè)支持350kW快速充電的量產(chǎn)模式，從而真正解決電動(dòng)汽車的充電問題。第六章總結(jié)目前超級(jí)電容存在成本高昂的缺點(diǎn)，而且項(xiàng)目缺少投資，發(fā)展支持不像鋰電池那樣充足，所以進(jìn)展比較緩慢。從性能角度，超級(jí)電容不失為解決充電時(shí)間長，放電功率小的一種現(xiàn)實(shí)方法，未來總是充滿可能性，我所說的只是可能性中的一些，并不全面?？萍嫉陌l(fā)腱離不開人類的想象，那一天并不遙遠(yuǎn)。參考文獻(xiàn)[1]楊洪明,陳博文,王懂,尹邦哲,周任軍.局部陰影遮擋下太陽能電池-超級(jí)電容器件陣列建模及其缺失電流協(xié)同補(bǔ)償方法[J/OL].電力自動(dòng)化設(shè)備:1-7[2021-04-20]./10.16081/j.epae.202105013.[2]韓冬林,徐琤穎,陳愚.超級(jí)電容主動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜剂想姵毓芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù),2021,45(03):335-337+349.[3]李學(xué)斌,劉偉,劉劍,單東雷.采用超級(jí)電容的并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)[J].中國勘察設(shè)計(jì),2021(S1):58-63.[4]劉海濤,李蕊,孫麗敬,徐旖旎,熊雄,吳鳴.含多分布式超級(jí)電容的直流微電網(wǎng)功率平滑協(xié)調(diào)控制方法[J/OL].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào):1-8[2021-04-20]./10.19635/ki.csu-eps