揭秘超级电容器核心技术

揭秘超级电容器核心技术

　　伴随着新能源技术发展的日新月异，锂电池、燃料电池等相关产品技术备受关注，而同样作为储能装置的超级电容器或许还未被大众所熟知。因具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，超级电容器得到了业内人士的普遍认可，且行业增长迅速。其用途广泛，可用于公共交通，电网，以及众多的工业应用领域。只要是移动的物体，超级电容器都可以来捕捉它的能源，对其进行重复使用。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。与利用化学反应的蓄电池不同，超级电容器的充放电过程始终是物理过程，性能十分稳定，故而安全系数高、低温性能好、寿命长且免维护。超级电容器的核心元件是电极，电极的制造工艺目前分为干电极与湿电极两种技术。干电极技术是仅通过干混活性碳粉和粘合剂加工成电极。湿电极技术在制作电极的过程中，除了活性碳粉和粘合剂还需加入液态的溶剂。由于液态溶剂会影响超级电容器的工作性能，因此还需使用烘箱对其进行干化处理，将溶剂从电极中去除。这意味和干电极技术相比，湿电极技术工序更长，而且有额外的生产成本。另外，烘干处理很难将溶剂彻底去除。在超级电容器工作过程中，溶剂杂质会发生反应产生额外物质，影响电极和电解质的性能。而反应产生的气体更会加速超级电容器的老化。因此，采用湿电极技术的超级电容器相对寿命较短，可靠性低，稳定性差。下表列出采用干电极工艺和湿电极工艺的具体比较：

　　在生产成本上干电极技术也独具优势。业界领先的超级电容器厂商 Maxwell表示，他们从椰子壳、杏仁壳、麦子等多种材料中来提取超级电容器中的核心材料 -- 碳，这些新材料的应用也是降低成本的一种方式。Maxwell 还拥有集中在电极的研发、生产和制造上大部分专利技术，超过35项专利技术及专有干电极工艺造就了其超级电容器的卓越性能优势。采用这种工艺可以生产出拥有总成本最低的电容器单体。由于使用的是无溶剂残留的高纯度材料，这种方式也更为绿色环保和节约能源、并且可以达到百分之百的回收再利用。

　　Maxwell 超级电容器专利干电极工艺流程在中国，超级电容器最为广泛的应用就是城市混合动力客车制动能量回收系统。据统计，目前 Maxwell 在中国超容混合动力客车的保有量已超过一万辆，宇通，金龙、金旅、海格、南车等国内知名的十多家车企都已将超容成功应用于新能源汽车上，节能减排，省油环保效果卓著。可以说 Maxwell 超级电容器对中国混合动力客车市场的兴荣发展起到了积极推动的作用。今年6月，Maxwell 科技推出了2.85V/3400F超级电容器单体，为业界设立了全新的能量、功率与耐用性标准。考虑到国内公交车行驶路面状况的差异性较大，Maxwell 公司还专门对超级电容模块进行了增强抗震性能的技术改进。同期推出的 DuraBlue 抗冲击与振动技术，符合最苛刻的交通运输环境要求，其与基于超级电容器的同类竞争产品相比可将抗振动和抗冲击性能分别提高近3倍和4倍。由于原材料是活性炭，无重金属，超级电容器的安全性能也是毋庸置疑的。经过全面的测试，在正常应用范围内，电解液本身并不会发生爆炸起火等安全性问题。以 Maxwell 超级电容器为例，其电解液绝大部分都渗透进入碳电极中，可流动的部分微乎其微，并且其密封性良好。另外，超级电容系统在设计时也有相应电气方面的保护，若出现故障，则保护系统会隔离故障元件，保证系统的安全。

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