苏方远,中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员,主要研究领域包括新型电化学储能器件体系及工艺开发、碳材料电化学过程模拟、基于多孔电极理论的储能器件仿真、机器学习在储能器件开发中的应用等。作为负责人及执行负责人完成和主持国家、山西省和国内外企业委托项目十余项,涉及锂离子电池、超级电容器、锂离子电容器、锂硫电池等多种电化学储能器件。
1核心提示新能源储能器件之超级电容器(一)
储能器件被广泛用于电子产品、风电、光伏、汽车等各个领域。超级电容器是新能源储能器件的一种,是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,它既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性,是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。双电层机理-双电层是一种静电物理储能方式,利用导电电极与电解液界面处的电荷分离来实现电能的存储。双电层内电荷分离的距离非常小,通常只有0.3-0.8nm。
与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在功率密度高,可达102~104W/kg;循环寿命长,在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,超级电容器的特性变化很小,容量和内阻仅降低10%~20%;工作温限宽,由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大,因此其容量变化远小于蓄电池;免维护,超级电容器充放电效率高,对过充电和过放电有一定的承受能力,可稳定地反复充放电,在理论上是不需要进行维护的;绿色环保,在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质,且自身寿命较长,因而是一种新型的绿色环保电源。
2核心提示新能源储能器件之超级电容器(二)
超级电容器可以广泛应用于备用电源,并为某些动作提供瞬时功率,如智能三表、消费电子类、智能家电、电子玩具、有源射频识别(RFID)等;作为动力源用于AGV搬运车、电动公交、有轨电车、码头牵引车、矿用电机车等;作为能量回收装置用于港口吊车、地铁、高铁等轨道交通;用于新能源电网或分布式微网,提供瞬时功率补偿、电能无间断切换、平滑输出、改进电能质量。
目前,全球超级电容器的研究发展主要集中在美国、中国、日本、韩国。绝大多数厂家以100F以下小电容为主。用于轨道交通、电动汽车以及电网领域的大型电容(1000F以上)除美国Maxwell外,基本集中在中国,但技术水平处于参差不齐的状态。