超級電容器技術(shù)及應(yīng)用演示文稿

超級電容器技術(shù)及應(yīng)用演示文稿當(dāng)前第1頁\共有37頁\編于星期六\18點優(yōu)選超級電容器技術(shù)及應(yīng)用當(dāng)前第2頁\共有37頁\編于星期六\18點主要內(nèi)容一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景二、超級電容器特性簡介三、新能源交通應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用五、軍事應(yīng)用六、未來展望當(dāng)前第3頁\共有37頁\編于星期六\18點一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景2013年全球電動汽車銷量共計22.55萬輛（純電動占57.34%），較2012年增長73.95%，其中中國占6.03%。2014年隨國家整治污染和產(chǎn)業(yè)政策牽引，電動汽車應(yīng)用推廣獲得進一步提速；這帶動了鋰離子電池和超級電容器等動力電源的高速發(fā)展。當(dāng)前第4頁\共有37頁\編于星期六\18點一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景當(dāng)前第5頁\共有37頁\編于星期六\18點Maxwell公司LS公司NessCap公司奧威科技Nippon公司…Saft公司一、超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景國內(nèi)超級電容器市場蓬勃發(fā)展，保持了高速增長勢態(tài)；國外知名企業(yè)大力拓展國內(nèi)市場，并占據(jù)了重要市場份額；國內(nèi)企業(yè)從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用方面均取得重要成就，特別是鋰離子電容器等為代表的能量型超級電容器方面，具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢；國內(nèi)超級電容器產(chǎn)業(yè)已具備了爆發(fā)性增長的條件。天津力神南通江海南車新能源北京集星…當(dāng)前第6頁\共有37頁\編于星期六\18點二、超級電容器特性簡介當(dāng)前第7頁\共有37頁\編于星期六\18點二、超級電容器特性簡介EDLCLICLIB正極材料活性炭活性炭LiCoO2/LiMnO4負(fù)極材料活性炭石墨/硬炭石墨電解液有機溶劑有機溶劑有機溶劑儲電原理離子吸附脫附正極：等同于EDLC負(fù)極：Li離子反應(yīng)

Li離子反應(yīng)溫度范圍-40~70℃-25~55℃-25~45℃最大工作電壓2.3~2.7V3.8~4.2V3.7~4.2V最大放電倍率～1,000C～500C～50C大出力特性◎◎△充放電次數(shù)◎（50萬次以上）◎（3萬次以上）△（1000~2000次）自放電×◎◎安全性◎◎△能量密度△（5~7WH/Kg）○（10~60WH/Kg）◎（~150WH/Kg）當(dāng)前第8頁\共有37頁\編于星期六\18點二、超級電容器特性簡介＋－＋－＋－＋－＋－＋－－＋＋＋－－－－＋＋＋－－－－－－－＋＋＋＋＋－－－－－＋＋＋＋＋活性炭活性炭含鋰金屬氧化物EDLCLIBe-++++e-e-e-充電放電LIC－－－－－－＋－＋－＋－＋活性炭石墨類石墨類、金屬氧化物類當(dāng)前第9頁\共有37頁\編于星期六\18點二、超級電容器特性簡介超級電容器技術(shù)關(guān)鍵材料技術(shù)

石墨烯、碳納米管等電極材料技術(shù)；

先進電解液技術(shù)…超級電容器器件技術(shù)

電性能設(shè)計技術(shù)；

電極工藝技術(shù)…組件技術(shù)

熱設(shè)計技術(shù)；

電均衡技術(shù)…應(yīng)用技術(shù)

電動汽車應(yīng)用設(shè)計…

當(dāng)前第10頁\共有37頁\編于星期六\18點二、超級電容器特性簡介超級電容器的適用場合短時間高功率輸出t<1min適合使用功率型超級電容器1min<t<15min適合使用能量型超級電容器t>30min適合使用鋰離子電池長壽命高可靠需求

風(fēng)電變槳/UPS后備電源…頻繁快速充放電需求

能量回收/各類電網(wǎng)調(diào)峰…低溫工作需求

車輛/油機低溫啟動…

當(dāng)前第11頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用123起停式深度混合動力大客車純電動公交車有機對稱型超級電容器有機對稱型超級電容器鋰離子電容器鋰離子電容器當(dāng)前第12頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用起停式電動汽車當(dāng)前第13頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用混合動力大客車混合動力汽車的驅(qū)動部分由超級電容電池系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)組成。在起步、加速和低速行駛時由超容系統(tǒng)提供動力。在怠速、制動、滑行時可進行能量回收。與傳統(tǒng)汽車相比節(jié)油率可達到30%左右，減少污染70％

。當(dāng)前第14頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用純電動公交車圖示為奧威科技有限公司為上海世博會研制的無“辮子”的超級電容器純電動汽車，每隔2-3英里就會在指定的充電站---兼具公交車站的功能---進行充電，只需幾分鐘，位于公交車座位下的超級電容器就充電完成了。超級電容器公交車也可以從剎車系統(tǒng)中獲取能量，這類公交車使用的電力比無軌電車平均少40%，能耗僅為燃油車的1/3。當(dāng)前第15頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用電動汽車其它應(yīng)用當(dāng)前第16頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用車輛低溫啟動利用超級電容器的優(yōu)秀低溫特性，確保車輛在低溫條件下一次順利啟動成功。當(dāng)前第17頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用脫線運行有軌電車圖示為南車新能源和奧威科技開發(fā)的脫線運行有軌電車，代表了現(xiàn)代有軌電車技術(shù)發(fā)展的方向。軌道交通應(yīng)用：當(dāng)前第18頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用軌道交通應(yīng)用方面：能量回收軌道交通站間距短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀。利用超級電容器優(yōu)秀的大功率充放電特性，回收制動能量，能夠節(jié)省了約30％的能量。當(dāng)前第19頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用拓展應(yīng)用混合動力起重機械/港口機械超級電容混合動力起重機械和港口機械，能夠大幅度降低能耗，減少空氣和噪音污染。當(dāng)前第20頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用混合動力工程機械超級電容混合動力工程機械，同樣能夠大幅度降低能耗，減少空氣和噪音污染。當(dāng)前第21頁\共有37頁\編于星期六\18點三、新能源交通應(yīng)用純電動叉車和高爾夫車超級電容純電動叉車和高爾夫車經(jīng)濟性好、使用便捷、工作壽命長、大幅縮減充電設(shè)備建設(shè)。當(dāng)前第22頁\共有37頁\編于星期六\18點在可并微電網(wǎng)中的應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用●提供短時供電有助于從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時兩種模式的平穩(wěn)過渡。●用作能量緩沖裝置可在負(fù)荷低落時儲存電源的多余電能，在負(fù)荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求；●改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量對于瞬時停電、電壓驟升、驟降等暫態(tài)問題，利用超級電容器可提供快速功率緩沖，吸收或補充電能，提供有功功率支撐進行有功或無功補償，以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓波動。超級電容器儲能系統(tǒng)作為主要儲能設(shè)備之一，配合鋰離子電池或鉛酸電池儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)380V側(cè)，利用超級電容器的快速響應(yīng)和功率特性用于微電網(wǎng)的平滑切換和削峰填谷等。當(dāng)前第23頁\共有37頁\編于星期六\18點四、新能源及其它應(yīng)用

利用超級電容器的高可靠性和長壽命，將其作為風(fēng)電設(shè)備的變槳電源。風(fēng)電變槳電源風(fēng)電變槳電源當(dāng)前第24頁\共有37頁\編于星期六\18點UPS后備電池四、新能源及其它應(yīng)用功率型和能量型超級電容器分別可以用于1min和15min的后備電源上，滿足數(shù)據(jù)中心、電網(wǎng)等對UPS性能和成本的要求。UPS起作用往往是在掉電或電網(wǎng)電壓瞬時塌波的最初幾秒到幾分鐘內(nèi)起決定作用。在數(shù)據(jù)保護的備份系統(tǒng)中，需UPS提供的時間相對很短。超級電容其輸出電流幾乎沒有延遲地上升到高達數(shù)百安培甚至上千安培，在很短的時間內(nèi)就可以實現(xiàn)能量存儲，10年以上不需維護，使UPS真正實現(xiàn)免維護。產(chǎn)品優(yōu)勢1.使用壽命長，反復(fù)充電50萬次;2.工作溫度范圍寬-40～+65℃;3.放電速度快，瞬間放電電流可達幾百至上千安培;4.在線并聯(lián)熱備，響應(yīng)時間<10ms，電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)5.免維護，綠色環(huán)保；當(dāng)前第25頁\共有37頁\編于星期六\18點UPS直流屏四、新能源及其它應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，直流電源屏為變配電設(shè)備提供直流電源，主要用在高壓開關(guān)的分合閘等方面，其性能直接影響整個供電系統(tǒng)的安全運行。超級電容器利用自身優(yōu)勢，與蓄電池組組成復(fù)合電源，超容承擔(dān)沖擊負(fù)荷，蓄電池承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷，從而延長蓄電池使用壽命，降低故障，減少成本。當(dāng)前第26頁\共有37頁\編于星期六\18點電信應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用

電信工業(yè)結(jié)合超級電容器電子電路開發(fā)的電能超高速緩沖存儲器(Powercache)儲能模式，提供幾秒鐘的備用電源，同時還橋接長期電源。這種電信產(chǎn)品具有十分卓越的優(yōu)點——不須維修地工作10年，能快速再充電和抗干擾能力強。當(dāng)前第27頁\共有37頁\編于星期六\18點節(jié)能電梯四、新能源及其它應(yīng)用超級電容節(jié)能電梯節(jié)能顯著、具備后備電源功能，成本可通過節(jié)約電費回收，應(yīng)用空間極為廣闊。電源控制器智能控制器超級電容組電機外電源雙向DC/DC當(dāng)前第28頁\共有37頁\編于星期六\18點航空應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用超級電容器被用作民航飛機艙門提供爆發(fā)動力電源，使用壽命可達25年，140000飛行小時。在地面上，正常操作和緊急操作時，門必須被打開，在飛行時，門必須被關(guān)上并鎖緊，滑道必須在緊急情況被需要的時候膨脹。當(dāng)前第29頁\共有37頁\編于星期六\18點醫(yī)療設(shè)備脈沖電源四、新能源及其它應(yīng)用利用超級電容器高比功率特性，在醫(yī)療設(shè)備中用作脈沖電源，如激光醫(yī)療設(shè)備曝光瞬間功率高達20kW，對電源功率特性要求極高。相比電解電容，超級電容容量大、功率密度高，極大提高了醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)壓效果及放射次數(shù)。當(dāng)前第30頁\共有37頁\編于星期六\18點其它應(yīng)用四、新能源及其它應(yīng)用用于電動工具：功率大、充電快、壽命長。電動玩具：用于電動玩具：提供瞬時大電流；用在智能三表：應(yīng)用非常成熟、市場規(guī)模非常可觀。當(dāng)前第31頁\共有37頁\編于星期六\18點軍用車輛及發(fā)電機組溫啟動/起動領(lǐng)域五、軍事應(yīng)用超級電容器卓越的低溫倍率和放電深度特性，可廣泛和深度應(yīng)用于各類軍用車輛低溫啟動，以及中大功率汽/柴油發(fā)電機組低溫起動應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前第32頁\共有37頁\編于星期六\18點五、軍事應(yīng)用軍用飛機起動

軍用飛機（包含直升飛機）起動用電源車存在的主要問題是在某些沖擊或浪涌狀態(tài)下發(fā)電機輸出功率無法滿足要求，造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速和輸出功率急速下降甚至熄火。對于超電+蓄電池起動車，可直接和蓄電池并聯(lián)超級電容器模組，以提供飛機發(fā)動機起動瞬間所需的大電流，提高起動性能和戰(zhàn)時便攜機動性能，縮短啟動時間，降低瞬間大電流對蓄電池造成的損害。當(dāng)前第33頁\共有37頁\編于星期六\18點五、軍事應(yīng)用大功率伺服電源

近防武器的快速響應(yīng)能力需要超級電容器為其伺服機構(gòu)提供超大功率、長壽命供電。當(dāng)前第34頁\共有37頁\編于星期六\18點五、軍事應(yīng)用電子/信息裝備電源超級電容器應(yīng)用于電子/信息裝備，可以達到如下效果：穩(wěn)壓，提高供電質(zhì)量；作后備電源，防掉電；用作脈沖電源，減小電源系統(tǒng)的體積和重量。當(dāng)前第35頁\共有37頁\編于星期六\18點五、軍事應(yīng)用戰(zhàn)車混合電傳動