本報(bào)記者 何曉亮
一起上海825路公交車自燃的事故，令新能源汽車安全性問題再次引發(fā)關(guān)注的同時(shí)，也讓以超級(jí)電容為動(dòng)力的超級(jí)電容汽車躍入了人們的焦點(diǎn)視域。
在政策文件、技術(shù)討論和媒體報(bào)道中一貫“低調(diào)”的超級(jí)電容汽車，究竟有著怎樣的特殊才能？它在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中扮演著什么樣的角色？
理想的高功率角色
實(shí)際上，超級(jí)電容器并非近來才有的新鮮事物。它又名電化學(xué)電容器，是上世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的一種新型的儲(chǔ)能裝置。作為一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，超級(jí)電容主要利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量，因而不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源。
之所以稱其為“超級(jí)”，在于超級(jí)電容器在分離出的電荷中存儲(chǔ)能量，用于存儲(chǔ)電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。具有龐大表面積，再加上非常小的電荷分離距離使得超級(jí)電容器較傳統(tǒng)電容器而言有驚人大的靜電容量。
對于當(dāng)前世界各國積極發(fā)展的電動(dòng)汽車而言，面臨的最大挑戰(zhàn)便是蓄電池問題。無論是鉛酸電池、鋰電池還是氫燃料電池都具有成本高、壽命短、存在安全隱患、報(bào)廢后易形成二次污染等亟待克服的缺點(diǎn)。與普通蓄電池相比，“超級(jí)電容”壽命更長，充電時(shí)間短，并且沒有化學(xué)反應(yīng)所帶來的污染以及蓄電池的記憶問題。同時(shí)，大功率的超級(jí)電容器對于電動(dòng)汽車的啟動(dòng)、加速和上坡行駛具有極其重要的意義：在汽車啟動(dòng)和爬坡時(shí)快速提供大功率電流；在汽車正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電；在汽車剎車時(shí)快速存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的大電流，這些可以減少電動(dòng)汽車對蓄電池大電流充電的限制，大大延長蓄電池的使用壽命，提高電動(dòng)汽車的實(shí)用性。這些特性都非常契合電動(dòng)汽車的技術(shù)和應(yīng)用要求。對此，中國科學(xué)院院士、原廈門大學(xué)校長田昭武便認(rèn)為，相對于蓄電池，超級(jí)電容器是電動(dòng)汽車中的理想高功率角色。
鑒于超級(jí)電容器的重要性，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都給予了高度重視，并成為重點(diǎn)的戰(zhàn)略研究和開發(fā)項(xiàng)目。我國“863”電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)攻關(guān)中也已將電動(dòng)車用超級(jí)電容器的開發(fā)列入發(fā)展計(jì)劃。
能“大”不能“小”的定位
作為一種新型儲(chǔ)能元件，超級(jí)電容器其出現(xiàn)填補(bǔ)了傳統(tǒng)靜電電容器和化學(xué)電源之間的空白。業(yè)內(nèi)專家表示，隨著對電動(dòng)汽車研究的深入，超級(jí)電容器在這方面應(yīng)用的優(yōu)勢將會(huì)越來越明顯，低成本又決定了其顯著的經(jīng)濟(jì)效益，市場前景非常廣闊。然而，就目前的技術(shù)發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平來說，與電池的廣泛普及相比，超級(jí)電容還暫時(shí)只能應(yīng)用在公交車等場地運(yùn)輸?shù)拇笮蛙囕v上。
首先，超級(jí)電容器比功率大，但比能量小?！暗侥壳盀橹?，我們能夠讓現(xiàn)有超級(jí)電容器的能量密度翻倍，但這還不夠?！背?jí)電容專家、麻省理工學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授辛達(dá)爾在談及上海超級(jí)電容公交車運(yùn)營時(shí)曾表示。這意味著依靠超級(jí)電容提供給車輛的動(dòng)力，強(qiáng)勁卻不能持久，必須在短時(shí)間內(nèi)頻繁充電。這對于路線和行駛狀況多變復(fù)雜的私人乘用車而言，顯然并不合適。
相比之下，由于公交車的線路站點(diǎn)是固定不變的，車輛行駛也比較平穩(wěn)，滿足超級(jí)電容對于傾斜角度的限制要求。超級(jí)電容器的充電時(shí)間亦很短，所以可以利用公交車進(jìn)站的時(shí)間充電，這樣不會(huì)影響乘客的乘車時(shí)間，只要在?？空军c(diǎn)或者線路上合適的地方建立超級(jí)電容器電動(dòng)大客車充電站即可。而投資建設(shè)一個(gè)這樣的充電站的費(fèi)用，要比建一個(gè)加油或加氣站便宜得多。
產(chǎn)業(yè)需要提高聲調(diào)
“如果不是這次事故，大家可能還是很少聽到超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)的聲音。” 上海奧威科技開發(fā)有限公司技術(shù)總監(jiān)楊恩東說。作為專門開發(fā)、生產(chǎn)和銷售超級(jí)電容器的企業(yè)，奧威在行業(yè)內(nèi)頗有聲望，但是在楊恩東看來，公眾對于超級(jí)電容的認(rèn)知，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上對電池的熟悉，“畢竟這個(gè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在并不大，也很新”。
據(jù)悉，上海825路公交車發(fā)生自燃事故的系上海雷博新能源汽車技術(shù)有限公司開發(fā)的電池-電容公交車，其技術(shù)特征是使用大容量鋰離子電池為主電源，同時(shí)使用少量有機(jī)超級(jí)電容器為輔助電源。針對此次事故，楊恩東堅(jiān)持相信，不管是自己還是同行生產(chǎn)的超級(jí)電容，其本身的安全性經(jīng)得起考驗(yàn)。
“超級(jí)電容公交車使用的無機(jī)超級(jí)電容器基本上依靠物理過程儲(chǔ)能，基本上無化學(xué)反應(yīng)，使用水溶液電解液，因此安全性非常好。在強(qiáng)制燃燒試驗(yàn)中，即使將其置于燃燒的火焰上，也不會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象?！睏疃鳀|表示，上海11路、26路使用的以無機(jī)超級(jí)電容器作唯一電源的近百臺(tái)超級(jí)電容公交車，大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營最長已近5年，狀態(tài)良好，從未出現(xiàn)大的事故。奧威科技等中國企業(yè)制造的超級(jí)電容公交車，已經(jīng)通過了國外包括安全性檢測在內(nèi)的一系列嚴(yán)格測試，目前已經(jīng)開始試圖出口到多個(gè)國家和海外地區(qū)，開創(chuàng)了向發(fā)達(dá)國家出口先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)的新局面。
“在材料成本和制作成本降低，比能量和安全性提高的前提下，我國已經(jīng)設(shè)計(jì)出了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型超級(jí)電容器?！碧镎盐浔硎?，新型的超級(jí)電容器能以十秒數(shù)量級(jí)的高倍率充放電，單次充放電能量密度較高；充放電時(shí)不涉及固相變化，循環(huán)性能優(yōu)異，壽命長，并且沒有燃燒爆炸危險(xiǎn)，國際首創(chuàng)；電化學(xué)活性物質(zhì)選擇余地大，可以適當(dāng)選擇資源豐富、環(huán)境友好且容易回收的電化學(xué)活性物質(zhì)；結(jié)構(gòu)簡單，無需追求巨大表面的電極，也無需固相化成步驟，材料成本和制造成本低廉，降低了電動(dòng)汽車售價(jià)。
(科技日報(bào))
作者：何曉亮
(責(zé)任編輯：Newshoo)
