电容器将取代锂离子电池?

电容器将取代锂离子电池?

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电容器将取代锂离子电池?

2021-10-28

 电子元器件之一的电容器(capacitor)因为能够在短短几十秒内充满电、充放电数百万次也不会劣化而受到关注。通过开发新材料等,电容器可储存的能量(能量密度)也在提高。目前广泛使用的锂离子电池的安全性和废弃时的环境污染问题受到担忧,而电容器作为可以部分替代锂电池的产品而被寄予厚望。

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电容器是使电子直接吸附在电极表面来储存电能的装置。由于不需要转换为化学能,充电速度比电池快。最高可耐受数百万次充放电,功率比锂离子电池大10倍以上。但电容器的缺点是能量密度低,但最近通过采用新材料,这一缺点正在逐步得到改善。

日本大型商社丸红6月与其出资的爱沙尼亚企业Skeleton Technologies签署了销售该公司电容器的合同。向欧美汽车制造商等供应的产品也已经开始在亚洲销售。

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Skeleton销售的蓄电池

Skeleton的电容器使用的碳基新材料具有较大的表面积,达到了全球最大级别的能量密度。据称,目前还在开发能量密度达到现在8倍左右的产品,目标是部分取代锂离子电池。

美国特斯拉也在采取行动。该公司首席执行官(CEO)埃隆·马斯克过去曾预言纯电动汽车(EV)未来将由电容器驱动行驶。特斯拉2019年以2.18亿美元的价格收购了拥有电容器技术的美国麦克斯韦技术(Maxwell Technologies),目前被认为正在推进技术开发。

今年3月,日本制纸和东北大学开发出了使用源自木材的新材料“纤维素纳米纤维(CNF)”的电容器。纤维素纳米纤维因电极表面的凹凸多、表面积大,可大幅增加蓄电量。日本制纸和东北大学计划对其进行叠层,2025年启动蓄电装置的营销提案。

电容器开发进程加快的背景原因是,锂离子电池存在短路起火、废弃时重金属外漏的风险。

但有观点认为,电容器“可能会与锂离子电池形成共存”(东京理科大学教授堀洋一)。电容器只能在电极表面储存电能,从根本上来说,能量密度不如电池。另外成本方面也面临课题。以用于纯电动汽车(EV)时为例,可以设想的用途比如,平时可以通过电池驱动行驶,加速和爬坡时则依靠大功率电容器驱动行驶。

关于最大限度地利用电容器快速充电的实例,在中国和法国等地,仅依靠电容器驱动行驶的巴士和有轨电车已投入运行。每次在公交停靠点或车站停泊时进行充电。据说几十秒就能充满电。

电容器和锂离子电池都不是完美无缺的技术。需要根据它们的特点灵活加以运用。

锂电池需要冲压成形的大量电池壳冲压件,包括钣金折弯成形的电池箱,冲压成形的电池包,以及数以千计的深拉伸成形的电池壳,刺激相关的机械压力机的生产与销售。电容也需要电容壳,一般是铝制或者塑料件,对机械式冲床的需求会减少很多。

转自 日经新闻


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