超級(jí)電容器在新能源汽車(chē)中的運(yùn)用

季張林 徐永華

摘要

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的逐步提高，新能源領(lǐng)域的技術(shù)水平也有著顯著提高。在宏觀市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，人們的物質(zhì)水平以及生活條件不斷的提高，對(duì)能源等各方面的需求也在逐漸擴(kuò)大，如何解決人們?nèi)找骈L(zhǎng)的物質(zhì)需求與我國(guó)現(xiàn)存的能源短缺等問(wèn)題，就成了我們所有解決的問(wèn)題。因此，新能源技術(shù)由此產(chǎn)生，成了解決我國(guó)未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。超級(jí)電容器的產(chǎn)生應(yīng)用，在我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)是一個(gè)突破性的發(fā)展，相比于傳統(tǒng)的電容器，它具有超大的容量，高功能密度，以及循環(huán)壽命時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，其性能絕對(duì)優(yōu)于傳統(tǒng)的電容器。因此，本文著重于超級(jí)電容器的原理探究和國(guó)內(nèi)外超級(jí)電容器的使用情況考察，并對(duì)未來(lái)新能源的使用提供意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】新能源 電動(dòng)汽車(chē) 超級(jí)電容器

目前為止，當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)主要以物理儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能為主，而超級(jí)電容器正是物理儲(chǔ)能中的一種新型技術(shù)裝置，有著良好的商業(yè)前景，同時(shí)他又是對(duì)其他的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的良好補(bǔ)充。面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，人們開(kāi)始尋求新型能源的開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)。傳統(tǒng)化學(xué)電池已經(jīng)被應(yīng)用于生活中的很多領(lǐng)域。但是其電池本身放電電流小，壽命較短不適合大范圍的有用。對(duì)于一些要求較高的領(lǐng)域，該類(lèi)電池就更顯得力不從心，如此看來(lái)，使用高性能的儲(chǔ)能電池是必選之策，必行之路。

1 超級(jí)電容器的原理

超級(jí)電容器又稱(chēng)為電化學(xué)電容器，是一種普遍被認(rèn)為在普通電容和電池之間的具有發(fā)展?jié)摿Φ碾娀瘜W(xué)儲(chǔ)能器件。根據(jù)儲(chǔ)能原理的不同，可以大致分為兩類(lèi)：

（1）通過(guò)電極和電解液的接觸，電極在電解質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成電荷的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，使得固液界面出現(xiàn)雙層電荷，該種電荷，且具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。能量存儲(chǔ)在電極和電解質(zhì)溶液中，這就是雙層電氣電容器的原理應(yīng)用。

（2）則是應(yīng)用法拉第準(zhǔn)電容器的原理反應(yīng)，通過(guò)電極表面的二維與準(zhǔn)二維的空間，通過(guò)電化活性物質(zhì)的電位沉積和吸附脫附作用，同時(shí)由于氧化作用的參與，使得電極充電電位有關(guān)電容的法拉第準(zhǔn)電容器產(chǎn)生。由于整個(gè)過(guò)程都屬于物理過(guò)程，因此它是物理儲(chǔ)能中的一種新型儲(chǔ)能技術(shù)，并且該技術(shù)自身?yè)碛休^高的循環(huán)壽命，并且它的充放電效率高，與傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)相比，它的充放電過(guò)程也快，因此被使用在新型能源汽車(chē)當(dāng)中。

2 超級(jí)電容器的使用特點(diǎn)

超級(jí)電容器的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，在一定程度上避免了傳統(tǒng)儲(chǔ)能原件的劣勢(shì)，同時(shí)也在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電容器與電池之間的空白，超級(jí)容器具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

2.1 電容量普遍高于傳統(tǒng)電容量

由于超級(jí)電容器應(yīng)用原理，與同體積的普通電容器相比，它的電容量要高于2000～6000倍，可見(jiàn)它擁有超高的電容量，滿足了日常生活中，耗電量較大領(lǐng)悟的需求。

2.2 功率密度極高

超級(jí)電容器與傳統(tǒng)電容器相比，它的等效電阻小，能夠?qū)崿F(xiàn)電荷的快速儲(chǔ)存與釋放，因此它的功率密度自然比傳統(tǒng)電容器要高很多。功率最高可達(dá)普通電容器的十倍之多。

2.3 充放電時(shí)間短且使用壽命長(zhǎng)

由于其本身的性能，在充放電層面具有一定的抗壓力，再加之本身系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以大大縮短充放電時(shí)間。不產(chǎn)生任何的化學(xué)反應(yīng)，加之本身的穩(wěn)定性，不管是使用壽命還是貯存壽命，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的電容器。

超級(jí)電容器也存在著一定的劣勢(shì)，由于本身的能量密度偏低，作為純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，不能達(dá)到長(zhǎng)里程的續(xù)航，因此它也只能應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)的輔助功率，與其他的能源驅(qū)動(dòng)共同完成工作，因此也限制了超級(jí)電容器在新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。

3 新能源汽車(chē)行業(yè)超級(jí)電容器的使用情況

截至目前，超級(jí)電容器在新能源汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，早在上個(gè)世紀(jì)九十年代，美國(guó)的商界就有要把刺向新型技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車(chē)行業(yè)的呼聲，同年的《商業(yè)日?qǐng)?bào)》中也指出一定要把超級(jí)電容應(yīng)用于新能源汽車(chē)行業(yè)。俄羅斯也在1996年就研制出了利用超級(jí)電容器為驅(qū)動(dòng)的新能源汽車(chē)的樣板等。目前該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年來(lái)，由于受到能源危機(jī)的影響，在全世界范圍內(nèi)，都開(kāi)始研制新能源，以緩解能源不足。其中最典型的就是依靠純電力驅(qū)動(dòng)的能源汽車(chē)的應(yīng)用與產(chǎn)生。作為一種依靠新能源驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，剛上市就受到了廣泛的關(guān)注，并且在近幾年中已經(jīng)應(yīng)用于人們的日常生活。在新能源汽車(chē)的推廣，起到?jīng)Q定性因素的就是汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力，電池。電池在很大程度上決定了新能源汽車(chē)應(yīng)用性。從性能方面看，超級(jí)電容器作為新能源汽車(chē)的主要電力儲(chǔ)能之一，不管是電力儲(chǔ)能方面還是電力釋放方面，都有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)所在。

4 未來(lái)發(fā)展前景

隨著當(dāng)前汽車(chē)節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們也越來(lái)越重視低碳環(huán)保的生活觀念，新能源汽車(chē)得到了迅速的發(fā)展。相比于市面上主流的電動(dòng)汽車(chē)，使用超級(jí)電容器的新能源汽車(chē)，由于其本身的功率密度大，允許大電流的充電，極大的縮短了充電的時(shí)間。并且他的瞬間輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市面主流的電動(dòng)汽車(chē)，可以瞬間提供較大的放電電流，這是傳統(tǒng)的電容器所不能相媲比的。因此超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能設(shè)備，在電動(dòng)汽車(chē)方面具有理想的使用率。如果能夠?qū)鹘y(tǒng)的電容器與超級(jí)電容器相結(jié)合，共同發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，必然能夠大大提高能源汽車(chē)的應(yīng)用率，其發(fā)展前景也是不可估量的。

5 結(jié)束語(yǔ)

超級(jí)電容器的推廣和應(yīng)用在能源儲(chǔ)能方面有著重大的意義和推廣價(jià)值。在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，節(jié)能環(huán)保將會(huì)是一直遵循的發(fā)展主題，新能源也會(huì)越來(lái)越受到重視，超級(jí)電容器發(fā)展應(yīng)用，借著自身性能優(yōu)良，綜合成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在以后的發(fā)展市場(chǎng)中有著廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。同時(shí)，新型能源技術(shù)的應(yīng)用，也推動(dòng)著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展。隨著以后對(duì)新能源技術(shù)的不斷深入研究，超級(jí)電容器技術(shù)會(huì)逐步趨于成熟，其在新能源汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用前景也會(huì)越來(lái)越廣闊。同時(shí)超級(jí)電容的應(yīng)用不僅促進(jìn)了新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了整個(gè)新能源行業(yè)的進(jìn)步。

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