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为电动车快速又节能地进行充电,是很多用户所期盼的。日前,中国科学院青岛生物能源与过程研究所(以下简称青岛能源所)研究员崔光磊带领团队,采用石墨烯基复合材料路线,开发出容量可控的锂离子电容器器件。
该锂离子电容器器件在30C(电池充放电时电流大小的比率)倍率下充放电1万次容量保持率达94.7%、2万次容量保持率达84.3%以上,目前已成功在电动自行车上进行了示范应用。
用什么储能
目前,常见的电动自行车、电动摩托车以及电动三轮车广泛采用铅酸电池为电源。铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。
据崔光磊团队成员、青岛能源所高级工程师韩鹏献介绍,铅酸电池最大的优势在于生产工艺相对简单,价格低廉,老百姓容易接受,而其缺点在于使用寿命短(充放电500次),充电时间长(数小时)。
据了解,铅酸电池腐蚀后会溢出含铅重金属和酸性物质,不但严重污染土壤和水源,对空气环境、生态平衡也会造成破坏,还会引发人体代谢、生殖及神经等方面的疾病。
随着世界各国对环保问题的关注,铅酸电池所带来的环境污染问题不容小觑,这也对电动车的储能设备提出了节能环保的新要求。
如今随处可见的电动汽车同样面临着储能问题。电动汽车采用电池替换燃油来驱动行驶,包括纯电动汽车及混合动力汽车,目前应用最为广泛的是锂离子电池。
韩鹏献指出,尽管单体能量密度可达120Wh/kg,但其功率密度仅为500W/kg左右,限制了电动汽车功率性能发挥。
随着超级电容器的日益兴起,采用超级电容器作为电动汽车电源日益增多,在一些地方公交线路开始示范运营,其最大优点是功率密度高达10kW/kg以上,循环寿命数万次,但常规的双电层超级电容器由于工作电压低(<2.7V),能量密度仅为2~5Wh/kg。
在此背景下,锂离子电容器迅速发展起来,成为一种新型高能量密度、高功率密度、长寿命储能器件。
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