鋰電池替代者?聽Maxwell談超級電容的應用前景

2020-12-17 車雲網

超級電容的應用領域正在擴張,從最初的軌道交通,到卡車,再到微混乘用車和公交巴士。在電動車上,超級電容會取代鋰電池的地位麼?

編者按:Maxwell公司多年來一直致力於超級電容的研發與應用創新。目前Maxwell超級電容產品絕大部分應用在交通運輸領域。除了在中國已經較為成熟的城市混合動力客車制動能量回收系統外,超級電容在軌道交通、卡車上也有很多應用案例。在美國,超級電容因為瞬間釋放大功率,大電流,低溫性能好,成為了重型卡車上的啟動電源;在軌道交通上,超級電容在動能回收系統上的應用也能有效減少30%以上的電網電力消耗。

而在乘用車領域,目前還僅在微混車型上有大量應用,純電動車上,雖然本身並不存在技術問題,但是卻還缺乏合適的系統來實現這一應用。

2014年1月,2013GNEV全球新能源汽車大會上,來自Maxwell的科技公司高級應用工程師Gianni Sartorelli講述了目前Maxwell的研發進度和超級電容的應用前景。


Maxwell高級應用工程師Gianni Sartorelli

車雲菌:Maxwell最大的優勢是什麼?是否有壁壘?

Gianni:我們的核心技術是乾電極技術,應用乾電極技術來製造電極。目前Maxwell大部分專利技術都集中在電極上,包括研發、生產、製造。

把碳粉塗在氧化鋁的薄膜上,進行卷繞,在電容器裡面加入電解液,電解液裡面有活化離子。要提高裡面能量密度就必須要增加離子穿過薄膜的運動,離子太多穿不過去,需要把離子和薄膜匹配起來,達到比較高的性能,離子放的又比較多。把兩者匹配起來是關鍵的技術。

下一步的發展方向是把電極的表面積加大,放更多的離子,提高能量密度。電容器與鋰電池相比,目前的弱點是能量密度低。

車雲菌:本田做過1000個超級電容的電容車,因為充電慢放電快的劣勢而放棄了。最近看到報導公交大巴把超級電容應用到大巴中,說明超級電容有一定應用前景。那麼在乘用車方面,超級電容的應用前景怎樣?

Gianni:以歐洲為例,早在七八年前,我們與歐洲所有的車廠談過,想要應用這項技術來實現最優化。但直到兩年前,才與法國標緻公司完成第一個商業銷售。這項工作需要很長時間來完成,首先我們要說服車廠,超級電容可以在乘用車中使用,然後要明確車廠是會從中獲利的。

現在其他的一些公司例如奧迪,大眾,都在關注這件事情,也在和我們接洽。現在,在歐洲,我們已經有1百萬臺使用超級電容的乘用車。

車雲菌:純啟停系統使用的超級電容價格比鉛酸電池貴很多嗎?

Gianni:肯定會比傳統鉛酸電池貴很多,但問題是傳統車每幾年鉛酸鋰電池需要更換一次,如果用電容器,電容器可以做到100萬次充放電,基本上比整臺車的壽命還要長,能夠真正達到免維護。

車雲菌:如果這麼好為什麼目前只和PSA合作呢?現在奧迪,寶馬都有弱混的車,它的應用空間不是會更大嗎?

Gianni:正如我所說,把新技術引入到車中需要7、8年的時間,因為車廠要做所有可能的實驗來確認這項技術的有效性。我們已經和所有的這些企業談過了,包括奧迪、大眾、寶馬。第一個把技術帶到市場上去的是標緻,其他的接下來也會在市場上出現。在德國車廠,我們有一項計劃正在實施。

車雲菌:眾多中國企業也想要涉足超級電容市場,但是他們的技術薄弱,你是否想過提出一些合作計劃來幫助他們?

Gianni:目前我們與其它公司唯一的合作方式是這樣的:我們主要的業務是生產電極,從而使超級電容工作。我們可以把電極賣給其他人。這樣他們擁有了與我們同樣的電極,並且可以做屬於他們自己的設備。這是實現合作的一種可行方法。

車雲菌:這是說Maxwell不僅賣電容器,還出售原料?

Gianni:我們尋找出售電極的可能性,然後讓人們去生產自己的電容器。並不僅僅在中國這樣,在歐洲很多工廠也是這種情況。目前,這是一種提高本土企業科技水平或本土供應商表現的方式。這不是我能決定的,但是這種方法是一種選擇。這也是我們目前能夠提供的最好的方式。

車雲菌:所以說目前我們只做供應鏈,而不是技術轉讓,是嗎?

Gianni:我們現在不做技術轉讓,轉讓電極技術是不可能的,電極技術中包含很多專利,我們基於此來製造超級電容。現在,Maxwell的超級電容產量很大,我們在中國深圳設有合約製造商來為我們生產超級電容,天津力神也在為我們生產超級電容。我們讓力神和深圳的工廠來為我們生產單體和模塊。這表明生產單體並不難,生產超級電容的核心原件是電極,我們目前沒有考慮向其他公司轉讓電極技術。

車雲菌:在香港,Maxwell和本地公司JV有一個合作,叫做Belton Technology,這是什麼樣的合作形式?

Gianni:這是一個合約製造商,在2006、2007年的時候開始。當時我們在瑞士和聖地牙哥生產線已經達到最大化,無法滿足產能需求,中國市場情況很好,因此做出通過中國本土合約製造商生產的決定。

Belton是一家註冊在香港的公司,但在深圳設有工廠。深圳是我們的合約製造商,我們不是他們的供應商,他們也不是我們的客戶。我們把電極,電解液,包括盒子,所有的原料都發到Belton去,他幫我們組裝完以後發到我們香港或深圳的倉庫。完全是代工的關係。

車雲菌:在中國,我們唯一可以有的合作就是這種合約製造商嗎?

Gianni:深圳、天津、和臺灣的工廠與我們只是代工的關係。我們目前比較傾向於把電極賣給客戶。由於電解液,薄膜這些商品完全可以自己做,用他們的商標,在市場銷售。實際上我們在國內是有這種合作的。我們出售我們的電極給他們,他做成他自己的電容器,然後再銷售。

車雲菌:中國想要把超級電容應用在輕軌上,這會不會是Maxwell在中國市場的另一項業務?

Gianni:當然,我們尋求這樣的機會。在輕軌方面我們經驗非常豐富,甚至比車還要早。在歐洲,在2001年,很多軌道領域應用超級電容,這個原理與車是一樣的。如果中國決定做,我們肯定會樂於合作的。我們能提供的是我們所擁有的經驗,這樣當地工廠走向市場的時間會縮短,因為他們不需要重新制定計劃。

車雲菌:在Maxwell看來,超級電容在技術上的發展趨勢是怎樣的?現在有很多人認為鋰電池是未來,超級電容未來市場份額有多大?Maxwell認為他的發展空間還有多大?

Gianni:不能把超級電容和鋰電池相比較,二者是完全不同的。

鋰電池的發展也存在著各種各樣的問題。首先是鋰電池原料問題,在地球上共有5500萬輛車,如果每輛車裡面都有一塊鋰電池,那麼地球或許無法供應足夠的鋰;第二,安全問題是鋰電池現在面臨的一個問題,所以我們要在技術上提高鋰電池的安全性;第三,要進一步提高能量密度,充,放電速度是鋰電池的一個弱點,而且鋰電池每次充放電會有能量損失,也無法在短時間內回收那麼多能量,在動能回收上的效果並不好。

相反,超級電容是完成這項工作的完美選擇。現在超級電容的能量儲存還沒有跟上,比鋰電池少了10倍,未來會有提升。當汽車或者火車剎車時,會在短時間內產生非常大的能量,超級電容可以非常高效地收集乘用車剎車時產生的能量,因為這其中不會發生化學反應。或許未來我們可以將做一個結合了超級電容和鋰電池特點的產品,把功率密度降下來,能量密度升上去。

車雲菌:是否有針對純電動汽車的產品?

Gianni:事實上,我們在生產混動車相關產品,或許會有生產純電動產品的計劃。但從技術角度來看,純電動並不需要特定的超級電容產品,他們是一樣的。單體產品是一樣的,我們可以為純電動汽車客戶定製模塊,但這需要與一些車企合作,如中國的比亞迪,而且我們已經準備好了。實際上超級電容是一樣的,我們只是做一個包裝使他來適合電動車。這是一個新的方向,因為如果我們想提高超級電容的使用範圍,那麼就要知道使用者或消費者的需求。這是Maxwell的新方向。

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