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- 山东亿创电子科技有限公司
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- 品牌
- 圣阳蓄电池
- 荷电状态
- 铅酸蓄电池
- 化学类型
- 免维护蓄电池
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- 12V100AH
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- 2023-07-11 18:02:23
锂离子电容器是一种在新世纪推出的能量密度大大超过双电层电容器(超级电容器)的新型电源元件,具有远大的发展前景。在国际市场上,锂离子电容器的研制工作始于21世纪初,2005年实现产品化,2008年进入量产化,2010年推向市场,预计2013年可形成规模化,2020年可普及应用。
1.锂离子电容器的结构与工作机理
锂离子电容器(LIC)可以说是锂离子充电电池(LIB)和双电层电容器(EDLC)的混合电容器,正极采用活性炭,负极采用石墨等材料。它比锂离子充电电池稳定,又超越了双电层电容器的电气性能,热致击穿及老化少,自放电也很少。
锂离子电容器是一种正极与负极充放电原理不同的非对称电容器,在设计上采用了双电层电容器的原理,在构造上采用了锂离子电池的负极材料与双电层电容器的正极材料之组合,同时又在负极添加了锂离子,从而大大提高了电容器的能量密度。日本旭化成电子公司和FDK公司都曾研制过在电解液中采用锂氧化物的电容器,但都没有实现产品化。转机发生在2005年,富士重工业公司公开了锂离子电容器的制造技术:电容器负极采用多并苯类材料,并在其中掺杂大量的锂离子,电容器的正极材料则仍沿用以往的活性炭。
此后,多家厂商利用这样的技术,制造出既具有双电层电容器的高输出、长寿命特性,同时又能提供较高能量密度的电容器。2008年末,旭化成电子、ACT(高级电容器技术)、NEC、JM Energy、太阳诱电等多家公司都在开发锂离子电容器产品,其中ACT和JM Energy两家公司的产品已进入量产。
锂离子电容器的能量密度得到提高的主要原因在于电容器单元的电压提升和负极静电容量的增加。传统超级电容器的电压通常为2.5~3V,而在添加了锂离子之后就可提高到4V。与正极采用相同材料的普通超级电容器相比,锂离子电容器的单元能量可提高3.5倍。另有看法认为,为实现更大容量,今后锂离子电容器正极材料的静电容量也需要提高。(御风)
2.锂离子电容器的优异性能
锂离子电容器(LIC)其特点是,有与双电层电容器(EDLC)相同的充电速度,而能量密度却高于 EDLC。通常,EDLC的能量密度只有数Wh/kg,而新产品锂离子电容器在蓄电容量相同的情况下,尺寸可减小至几分之一。充电和放电的周期特性更佳,反复充电放电数万次,容量只减少百分之几。另外,不象锂离子充电电池那样容易产生高温,因此即使暂时短路也不会着火或爆炸,因而安全性也很高。
可以直言不讳地说,锂离子电容器的性能全面超过了双电层电容器。差异最大的是能量密度的大小。主要样品的单位体积的能量密度大致为10~30Wh/L,其中有的甚至像日本ACT公司的电池单元那样超过了40Wh/L,是10Wh/L以下的双电层电容器的3~5倍(表5、图12)。虽然这一指标还赶不上锂离子充电电池,但等同或者高于铅蓄电池。能量密度高,意味着可实现电容器模块的大容量化,或者在相同能量条件下实现模块的小型化。
3. 锂离子电容器逐步走向实用化
被动组件电容器在短短数十年之间,需求量激增了至少500倍以上,而对于由双电层电容器改良后的锂离子电容器,由于其能量密度特高,安全性特优,小型而美观,因而被认为是最棒的新一代绿色电子蓄电组件。
在绿色能源急需升级换代的新经济时代,人们有幸找到了这种可以取代双电层电容器的大容量锂离子电容器,并对其性能和应用前景充满信心。据权威市场调研公司分析预测,目前世界超级电容器的市场规模约为30亿元;而锂离子电容器作为一种新型超级电容器,已于2008年开始进入量产,预计2010~2011年可正式建立起市场,2020年其市场规模将可达到6亿元,届时年出货量将达4000万个单元。
锂离子电容器正在一些特殊领域逐步取代双电层电容器:
1) 在风力发电领域
日本ZEPHYR公司在福岛县沿海的海洋天然气田设备(钻井平台)所使用的21台小型风力发电设备中均配置了锂离子电容器模块。2007年,该钻井平台因天然气枯竭而停止营业,并决定转向用于进行一项政府实验,为了维持设备运转,引入了小型风力发电设备和用于蓄电/供电的锂离子电容器模块。经过近1年的试运行,于2008年6月正式投入运行。运行状况显示:锂离子电容器在风力发电中的应用效果良好,今后将会推广普及,前景看好。
电容器模块被设置于风车和逆变器之间,当风力逐渐变大时,它能吸收发电量,起到缓冲存储器的作用;当发电突然停止时,则可以利用电容器中储存的电力,平稳地向逆变器供电。即,微风时设备的发电量较小,可利用电容器供电;相反,强风时设备的发电量会超过逆变器的规定容量(1KW),这时可利用电容器蓄电,不致造成浪费。
锂离子电容器模块内采用了10个JM Energy公司制造的层叠型单元,起初ZEPHYR公司还曾担心各单元的电压之间会产生波动,但从1年的试运行情况来看,电压较为稳定。