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新能源储能器件:超级电容器及关键技术开发(上)

北极星储能网  来源:大同日报    2020/2/11 8:50:24  我要投稿  

北极星储能网讯: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。

3核心提示新能源储能器件之超级电容器(三)

2016年,工信部印发的《工业强基2016专项行动实施方案》指出,核心基础零部件(元器件)重点支持机器人“三大件”、高端传感器、高端医疗设备部件、超级电容器、高速光通信器件、工业基础软件等方面。

2017年,国家发展改革委、国家能源局等五部门联合印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确了促进我国储能技术与产业发展的重要意义、总体要求、重点任务和保障措施,并指出试验示范一批具有产业化潜力的储能技术和装备大容量新型熔盐储热装置、应用于智能电网及分布式发电的超级电容电能质量调节系统等。

2017年7月,工业和信息化部、国家发展改革委、科技部、财政部印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》指出,支持高性能超级电容器系统的研发,进一步加大产业化应用。

2019年9月,中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》,指出要构建绿色交通体系,倡导绿色低碳出行理念,推动城市公共交通工具和城市物流配送车辆全部实现电动化、新能源化和清洁化成为重中之重。

2019年10月,超级电容器被正式列入国家发改委《产业结构调整指导目录(2019年本)》鼓励类行业。


原标题:能源革命对外开放百家论坛之一五六 新能源储能器件及关键技术开发(上)

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