動(dòng)力型超級電容的研發(fā)

南車新能源CTO:阮殿波動(dòng)力型超級電容器Page

2目錄第一部分超級電容器的原理及特點(diǎn)現(xiàn)有超級電容器技術(shù)第二部分第三部分南車超級電容器產(chǎn)品第四部分企業(yè)研發(fā)平臺第五部分產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例Page

31.1

超級電容器工作原理一、超級電容器的原理及特點(diǎn)電極材料：活性炭粉、活性炭纖維、模板炭、炭氣凝膠以及石墨烯等；電解液：有機(jī)系(如TEA,TEMA等)，水系（KOH，H2SO4以及Na2SO4等）;電荷存儲方式：正負(fù)電解質(zhì)離子分別以靜電吸附方式吸附在高孔隙率的炭材料孔道內(nèi)部，且無化學(xué)反應(yīng)，性能穩(wěn)定。雙電層儲能一、超級電容器的原理及特點(diǎn)Page

41.2

電容與電池的能量功率特性對比比功率比能量Page

5高能量特性長壽命寬工作溫度范圍-40℃—65℃（主要性能指標(biāo)幾乎無差異）與普通鋁電解電容相比，可達(dá)104倍壽命10年以上或100萬次循環(huán)低內(nèi)阻高功率環(huán)境友好免維護(hù)全密封結(jié)構(gòu)，無需維護(hù)可數(shù)千、上萬安培輸出無污染，可回收一、超級電容器的原理及特點(diǎn)1.3

超級電容器的優(yōu)點(diǎn)一、超級電容器的原理及特點(diǎn)Page

61.4

全壽命周期能量效率Page

7雙電層電容器混合型電容器法拉第贗電容器超級電容器高比表面積，靜電雙電層存儲能量前兩者的混合存儲可逆的摻雜|去摻雜、欠電位吸附|脫附、快速的氧化還原過程存儲能量2.1超級電容器分類二、現(xiàn)有超級電容技術(shù)Page

8

電壓范圍(V)質(zhì)量比能量(Wh/kg)質(zhì)量比功率（kW/kg）體積比能量(Wh/L)循環(huán)壽命(次)技術(shù)

成熟度是否

免維護(hù)儲能

類型雙電層電容器AC/AC0-2.73-710-203-71,000,000成熟是物理贗電容器NiO/AC0.8-1.66-91-29-1410,000不成熟否化學(xué)+物理鋰離子電容器LiC2.2-3.815-201-313100,000中試階段是化學(xué)+物理2.2

不同超級電容器的參數(shù)對比二、現(xiàn)有超級電容技術(shù)Page

9在產(chǎn)一代EDLC電容量(F)型號最大等效串聯(lián)內(nèi)阻ESR(mΩ)漏電流（mA）@25oC&72h質(zhì)量(g)能量密度（Wh/kg）功率密度（kW/kg）AC@1kHzDC9500NBCSR-9500C-002R70.130.2015.013207.296.907500NBCSR-7500C-002R70.130.1913.012905.897.443000NBCSR-3000C-002R70.170.235.05505.5214.419500F7500F3000F二、現(xiàn)有超級電容技術(shù)Page

10公司電容量（F）直流內(nèi)阻(mΩ）質(zhì)量比能量(Wh/kg)體積比能量(Wh/L)質(zhì)量比功率(kW/kg)短路電流（A）美國M公司30000.296.07.69125300韓國N公司62000.335.447.15.945000本公司95000.207.49.885.0160003.2.1單體技術(shù)指標(biāo)對比三、南車超級電容器產(chǎn)品—產(chǎn)品性能及安全性測試Page

113.2.2高低溫特性

-40℃時(shí)，容量衰減0.1%

65℃時(shí)，容量無變化-40℃時(shí)，內(nèi)阻升高37.5%65℃時(shí)，內(nèi)阻升高5.6%

電容器高低溫容量、直流內(nèi)阻曲線三、南車超級電容器產(chǎn)品—產(chǎn)品性能及安全性測試公司ΔC/C-40℃（%）ΔC/C70℃（%）ΔR/R-40℃（%）ΔR/R70℃（%）ΔC/C5000h（%）ΔR/R5000h（%）ΔC/C100000c（%）ΔR/R100000c（%）韓國

N公司-2.70.60120-3090-825本公司-2.20.71130-20100-6303.2.3穩(wěn)定性Page

123.2.4安全性保障1.2.3.4.安裝單向截止閥解決壽命與安全（3kg開啟，16kg焊口開裂）安裝溫度傳感器解決過溫問題安裝限壓電路板解決過壓問題智能監(jiān)控、診斷、報(bào)警CMS系統(tǒng)單向截止閥限壓電路板CMS三、南車超級電容器產(chǎn)品—產(chǎn)品性能及安全性測試Page

13擠壓試驗(yàn)針刺試驗(yàn)重物沖擊試驗(yàn)燃燒試驗(yàn)3.2.5重要安全性試驗(yàn)三、南車超級電容器產(chǎn)品—產(chǎn)品性能及安全性測試產(chǎn)品破壞無爆炸，無燃燒Page

14產(chǎn)品通過北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)鑒定三、南車超級電容器產(chǎn)品—產(chǎn)品性能及安全性測試Page

15三、南車超級電容器產(chǎn)品—智能管理系統(tǒng)（CMS）3.3,1CMS系統(tǒng)及其主要參數(shù)技術(shù)參數(shù)名稱單位參數(shù)值1kV及以下的儲能系統(tǒng)2kV及以下的儲能系統(tǒng)型號NCCM-10NCCM-20允許的儲能系統(tǒng)最高工作電壓范圍V/DC200~1000800~2000允許的儲能單元最高工作電壓范圍V/DC12.5~6012.5~60允許的超級電容器電容量范圍（含并聯(lián)后）F4800~900002000~50000允許各電容器電容量偏差范圍（生命周期內(nèi)）%-20~10-20~10允許各電容器內(nèi)阻偏差范圍（生命周期內(nèi)）%-20~150-20~150允許電容器升壓速度mV/s≤200≤200電容器電壓的平衡精度范圍（電壓＞2.45V）mV15~4015~40工作環(huán)境溫度范圍℃-20~60-20~60耐壓：泄漏電流小于20μA1分鐘的承受電壓V/DC25005000三、南車超級電容器產(chǎn)品—智能管理系統(tǒng)（CMS）3.3.2CMS系統(tǒng)主要功能1、平衡單體端電壓：限定偏差值在一定范圍內(nèi)。2、采集數(shù)據(jù)：對單體、模組、系統(tǒng)的電容、內(nèi)阻及漏電流進(jìn)行運(yùn)算。3、溫度檢測：每個(gè)模組配2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。4、查詢預(yù)警：查詢各項(xiàng)指標(biāo)，對超范圍指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警。5、過壓、過熱等故障保護(hù)6、遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星或有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。Page

17集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的高新科技企業(yè)：超級電容器電極；超級電容器單體;超級電容器模組；儲能器件及系統(tǒng)；科技有限公司的寧波南車新能源注冊資本8800萬5年投資18億打造超級電容產(chǎn)業(yè)基地2012年初注冊成立4.1公司簡介四、企業(yè)研發(fā)平臺—公司介紹Page

18四、企業(yè)研發(fā)平臺—公司介紹

規(guī)劃與目標(biāo)第三階段第二階段第一階段順利實(shí)現(xiàn)超級電容器單體在能量密度的顯著提高、制備工藝與控制系統(tǒng)的顯著簡化。實(shí)現(xiàn)到2020年產(chǎn)銷售收入45億元、利潤6.6億元、稅后利潤4.98億元。亞洲第一、世界前三Page

19十二五末期建立有效人才引進(jìn)機(jī)制，培養(yǎng)高素質(zhì)高學(xué)歷人才，搭建人才管理梯隊(duì)。建成國家級超級電容器技術(shù)研究院建成國家級軌道交通用超級電容檢測測試中心。四、企業(yè)研發(fā)平臺—研究所4.2超級電容研究所2013年8月15日，中國首個(gè)超級電容研究所在寧波成立。Page

20

研發(fā)中心超級電容器研發(fā)中心(試驗(yàn)線)超級電容器研發(fā)中心(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室)三、公司簡介與研發(fā)平臺Page

21已授權(quán)專利53項(xiàng)，在申請專利33項(xiàng)已成功開發(fā)3000F、7500F、9500F系列產(chǎn)品9500F超級電容通過浙江省科技成果鑒定承擔(dān)863、寧波市重大專項(xiàng)等科研項(xiàng)目在申請3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)已取得的技術(shù)成果四、企業(yè)研發(fā)平臺—研究所Page

22新一代超級電容器1不同儲能器件Ragone示意圖《3V/12000F超級電容器研制》預(yù)期完成技術(shù)指標(biāo)：重量≤1.3kg；直流內(nèi)阻≤0.1mΩ；循環(huán)壽命達(dá)100萬次；質(zhì)量比能量達(dá)11Wh/kg；質(zhì)量比功率達(dá)17kW/kg；工作電壓達(dá)3.0V的12000F有機(jī)系超級電容器單體。目標(biāo)市場：城市軌道交通行業(yè)，包括有軌電車和無軌電車。能量密度新型電極材料100F圓形電容器電容器充放電曲線二、超級電容器的研究與創(chuàng)新方向Page

23《新型高性能納米混合電容器(NHC)單體的研制》預(yù)期完成技術(shù)指標(biāo)：工作電壓為1.5-2.5V；質(zhì)量比能量大于20Wh/kg;質(zhì)量比功率大于3kW/kg。目標(biāo)市場：儲能式無軌電車、微網(wǎng)儲能。新一代超級電容器2 NHC電容器儲能機(jī)理EnergyEnviron.Sci.,2012,5,9363二、超級電容器的研究與創(chuàng)新方向Page

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2013年投資2.2億元建成2條國際先進(jìn)的年產(chǎn)100萬只超級電容大規(guī)模產(chǎn)線，年產(chǎn)值達(dá)到5億元四、企業(yè)研發(fā)平臺—生產(chǎn)線Page

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電極碾壓機(jī)

電極分切機(jī)

全自動(dòng)沖切機(jī)

全自動(dòng)電極疊片機(jī)四、企業(yè)研發(fā)平臺—生產(chǎn)線Page

26市場應(yīng)用汽車低溫輔助啟動(dòng)系統(tǒng)儲能式輕軌車動(dòng)力系統(tǒng)軍用彈射系統(tǒng)純EDLC電動(dòng)汽車儲能式無軌車動(dòng)力系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電、港口機(jī)械五、產(chǎn)品應(yīng)用

主要市場應(yīng)用Page

275.1儲能式有軌電車儲能式輕軌車五、產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例——軌道交通領(lǐng)域

額定工作電壓：DC900V

工作電壓范圍：DC500-900V

總?cè)萘浚?43F

儲電總能量：18.45kWh

工作能量：12.8kWh快速充電電流：2×1000A/s(峰值)放電電流：2×400A/s(峰值）最大快速充電時(shí)間：30s

續(xù)航里程：≥4kmPage

285.2儲能式無軌車五、產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例——公共交通領(lǐng)域

額定工作電壓：DC720V

工作電壓范圍：DC360-720V

儲電總能量：8kWh

可行駛里程：5-6Km最大快速充電時(shí)間：30s

儲能式無軌車Page

295.3西班牙薩拉戈薩有軌電車1號線五、產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例——軌道交通領(lǐng)域2011年4月19日正式投入運(yùn)營；整車長33米，寬2.65米，擁有54個(gè)座位和146個(gè)站位，可載荷200名乘客；該電車裝配了CAF公司的車載超級電容能量儲存系統(tǒng)，可擺脫受電弓運(yùn)行。充電電壓750VDC最高時(shí)速70km/h額定功率560kW最大加速度1.2m/s2Page

30五、產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例—