能量與功率相結(jié)合的鋰離子電容器

鋰離子電容器是一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)，其進(jìn)入能源儲(chǔ)存市場(chǎng)已經(jīng)5年多了。經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，鋰離子電容器已經(jīng)演變成彌補(bǔ)鋰離子電池和超級(jí)電容器間應(yīng)用差距的理想商業(yè)解決方案。鋰離子電容器將能源和生命周期長(zhǎng)的電力相結(jié)合，并已經(jīng)被應(yīng)用于混合動(dòng)力客車、有軌電車、混合動(dòng)力挖掘機(jī)、醫(yī)療設(shè)備和電力設(shè)備等方面。由于該鋰離子電容器結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕，預(yù)計(jì)其將被廣泛應(yīng)用于乘用車。技術(shù)的發(fā)展和批量化生產(chǎn)使得鋰離子電容器將大規(guī)模進(jìn)入能源儲(chǔ)存市場(chǎng)。

鋰離子電容器是一種混合電容器，其陽(yáng)極與鋰離子電池相似，由碳元素材料構(gòu)成；其陰極與雙層電容器相似，由活性炭材料構(gòu)成。陽(yáng)極和陰極的這種設(shè)計(jì)可以使電池獲得高工作電壓，其能量密度也比雙層電容器高。陰極使用活性炭材料是實(shí)現(xiàn)高功率密度的關(guān)鍵因素，活性炭材料可以循環(huán)使用，與鋰離子電池相比，其生命周期長(zhǎng)。

混合電容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使一個(gè)鋰離子電容器產(chǎn)生的電壓在2.2～3.8V之間，這個(gè)電壓值與鋰離子電池產(chǎn)生的電壓范圍相近。與雙層電容器相似，鋰離子電容器充放電的電流都很大；與鋰離子電池相比，充電電壓基本上與時(shí)間成線性比，因此簡(jiǎn)化了充電監(jiān)測(cè)設(shè)備。此外，有的鋰離子電池還需要充電協(xié)議，而鋰離子電容器則完全不需要。單一模塊的高電壓值使鋰離子電容器具有高能量密度，這擴(kuò)大了鋰離子電容器的應(yīng)用范圍，其充放電電流都在1000A以上。

日本JM能源公司2014年宣布將擴(kuò)大現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)規(guī)模以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，新工廠每年可生產(chǎn)300萬(wàn)個(gè)鋰離子電容器，2015年6月第一批產(chǎn)品投放市場(chǎng)。

FlorianHellingetal.Young ResearchersinElectricaland ElectronicEngineeringConference（EIConRusNW），2015 IEEE NW Russia.

IEEE，2015.

編譯：于立嬌