高能鎳碳電容器 中國首創(chuàng)的電動車新電源

　　9月1日，天津市人民政府在天津大禮堂召開“高能鎳碳超級電容器產(chǎn)品新聞發(fā)布會”。天津市委書記張高麗、市長黃興國，國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長劉鐵男，工業(yè)和信息化部總工程師朱宏任以及住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、科技部，解放軍總后勤部、總裝備部、軍事交通學(xué)院，南車集團及天津市有關(guān)方面負責(zé)人出席了會議。

　　高能鎳碳超級電容器是天津市與中國工程院院士周國泰合作，成功開發(fā)出的新型高性能電容器產(chǎn)品。經(jīng)天津市科委組織成果鑒定，超級電容器具有能量密度大、功率密度高、充放電效率高、高低溫性能好、循環(huán)壽命長、安全環(huán)保、性價比高等諸多特點，有效解決了國內(nèi)電動汽車電源技術(shù)瓶頸問題，達到國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先水平。這個項目的研發(fā)成功，將推動我國超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對搶占世界新能源汽車科技制高點、緩解國內(nèi)能源緊張有重要作用，在電動汽車和儲能電站中將具有明顯的競爭優(yōu)勢。

　　高能鎳碳超級電容器是一種新型動力電源，這一產(chǎn)品結(jié)合鎳氫電池能量密度和電容器功率密度，循環(huán)壽命達到5萬次以上，使用溫度可達零下40攝氏度至零上70攝氏度，對環(huán)境不產(chǎn)生污染。

　　2010年，天津市政府引進中國工程院院士周國泰少將領(lǐng)銜的科研團隊，在解放軍軍事交通學(xué)院建成的超級電容實驗室，合作開發(fā)新型動力電源產(chǎn)品。周國泰院士是我國軍民用功能服裝材料和士兵個體防護研究領(lǐng)域的知名專家，在防彈裝備、特種防護服裝和防寒保暖材料研究等方面，取得了多項成果。先后主持研制防彈背心、防彈頭盔，解決了防彈材料及防彈結(jié)構(gòu)體復(fù)合成型、樹脂基體合成等一系列技術(shù)關(guān)鍵，研究成果居國際先進水平。周國泰率領(lǐng)的研發(fā)團隊采取綜合性能平衡設(shè)計思路，提出了一種“內(nèi)并式”超級電容器結(jié)構(gòu)方案，將活性碳材料引入鎳氫電池負極，使超級電容器與電池結(jié)合為一體，開發(fā)出高能鎳碳超級電容器，取得了純電動車動力電源領(lǐng)域的重大突破。經(jīng)在純電動大客車、轎車上實驗均取得滿意的效果。目前，產(chǎn)品中試已經(jīng)完成，即將投入批量商業(yè)化生產(chǎn)。

　　周國泰院士稱：高能鎳碳超級電容實現(xiàn)了兩個突破和五個優(yōu)點：

　　第一、在加大材料的比表面積上實現(xiàn)突破。電容是靠比表面積存儲電荷，其優(yōu)點是可無數(shù)次充放電，而且不發(fā)熱。儲電量的大小由其內(nèi)部比表面積大小而決定。超級電容器就是在研發(fā)出新材料的基礎(chǔ)上，盡可能地擴大比表面積，使儲電量大幅增加。

　　第二、超級電容在正負極的材料結(jié)構(gòu)上獲得突破。優(yōu)點是儲電量大，由電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，再轉(zhuǎn)化成電能釋放出來，其比功率比傳統(tǒng)電容高得多。高能鎳碳超級電容在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了電池和傳統(tǒng)電容的內(nèi)并，實現(xiàn)了電池和電容的優(yōu)點兼?zhèn)洹?/P>

　　五個優(yōu)點是：

　　第一、安全可靠。傳統(tǒng)鋰離子電池存在安全隱患。由于有機電解質(zhì)的特性，鋰離子電池存在易燃、易爆的危險，一旦發(fā)生短路，就會燃燒或者爆炸，杭州、上海曾發(fā)生的電動汽車自燃事件，就是因為鋰離子電池的原因。而超級電容器根本不存在這個問題，實驗人員將充滿電后的高能鎳碳超級電容用射釘槍打，故意使其短路，但電池沒有任何反應(yīng)。實驗人員又將其放到火上燒，不銹鋼外殼快燒紅了，也沒發(fā)生爆炸。

　　第二、充電速度快。鋰離子電池充電最大電流為300A，一次充電需要6—8小時，因為充電時間過長而使用戶覺得非常不方便。高能鎳碳超級電容可使用1500A甚至3000A大電流充電，單塊充滿電只要幾秒鐘，上百塊串聯(lián)在一起充電，6分鐘即可達儲電量90%以上。

　　第三、可瞬時大電流放電，使用壽命長。鋰離子電池充放電的標(biāo)準(zhǔn)是2000次，使用壽命短。高能鎳碳超級電容器可大電流充電，瞬間大電流放電，這對汽車瞬時加速極為有利。一塊電池充放電可達5萬—50萬次，充放電的國家標(biāo)準(zhǔn)是5萬次。

　　第四、成本低。鋰離子電池成本7萬元，充電2000次，每充電1次按行駛100公里算，20萬公里就要更換電池。高能鎳碳超級電容器，按充電1次行駛100公里算，可充放電5萬次，甚至可達10萬次、50萬次。高能鎳碳超級電容器的價格不高于鋰離子電池。

　　第五、節(jié)能環(huán)保。高能鎳碳超級電容器使用壽命到期后，可以將其回收，對電容材料進行再激活處理后還可以再次使用。整個生產(chǎn)過程，不產(chǎn)生廢水、廢氣，沒有污染排放。

　　劉鐵男代表國家發(fā)改委對超級電容器研發(fā)取得突破性進展表示祝賀。他說，開發(fā)新能源、提高能源轉(zhuǎn)化使用效率，是保障能源安全的重要手段。超級電容器的成功研制，將增強我國在動力電源和新能源汽車等領(lǐng)域的國際競爭力。國家發(fā)改委要給予政策支持，進一步做好服務(wù)，促進科研成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。天津市科委主任趙海山說，高能鎳碳超級電容器研制成功，使我國有望在動力電源和新能源汽車等戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域的國際競爭中取得競爭優(yōu)勢。據(jù)業(yè)內(nèi)專家稱，高能鎳碳超級電容器不光是解決電動車的全新電源，還能軍民兩用，解決國防軍事急需的新能源，在潛艇、航天，新型飛機、導(dǎo)彈上都可應(yīng)用。

　　為搶占國內(nèi)新能源的制高點，天津市已經(jīng)安排高能鎳碳超級電容器的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，一期達到年產(chǎn)1000萬只30億安時的產(chǎn)能，二期工程將建成1億只300億安時生產(chǎn)能力。同時將率先在天津公交系統(tǒng)推廣高能鎳碳超級電容車輛。