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碳基超级电容电池——一种具有铅酸和锂电综合特性优势的新兴电池

  一、背景介绍

  当前,传统汽车使用启动型铅酸蓄电池,新能源汽车使用功率型(HEV)和能量型(EV)锂离子电池,

  这两种电池存在的问题如下:

  1、启动型铅酸蓄电池缺点:

  1)比能量小体积较大,过于笨重;

  2)低温特性不好,不能大电流充放电;

  3)循环寿命短、小于1000次;

  2、锂离子电池缺点:

  1)低温特性不好;

  2)1C以上大电流充电会衰减寿命;

  3)在安全性上存在着火问题;

  3、理想电池四大特性:

  1)具有较宽的温度范围特性;

  2)具有超级电容的大电流快速充放电特性;

  3)具有锂离子电池的储能特性;

  4)具有更长的使用寿命特性。

  二、产品特性介绍

  碳基电容电池恰恰具备上述理想电池四大特性条件,技术特点如下:

  1、宽工作环境温度:-45℃~+80℃;锂电、铅酸均不具备;

  2、大电流充放电特性:最大50C的充放电能力;

  3、长循环寿命:理论计算值大于100000次;实际测试50000次;

  4、容量衰减到标称容量的95%(循环50000次);

  5、当该电池过放电到0V待容量充满后电池功能、性能恢复;

  6、高安全性:在任何情况下不会着火(各种碰撞下、各种破坏性试验下);

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  三、原理

  1、碳基电容电池概况:

  该电池是采用活性炭及铝箔为主要材料,并在其中间加入了石墨烯等材料制作而成。

  电极材料:活性炭及铝箔;

  隔膜:超级电容器隔膜;

  电解液:超级电容器电解液;

  电池壳:超级电容器铝外壳。

  2、碳基电容电池特点:

  该产品属于一种石墨烯形态的安全可靠电容电池,同时具有超级电容和电池优点的新型电池。没有重金属,对环境无污染,电池支持30C以上大电流充放电,(最大脉冲放电能力可达80C以上),产品运行中不需要BMS管理和均衡,在3C以下连续工作不需要考虑散热问题,可以和铅酸电池一样长期浮充运行。

  电池的能量密度80-100Wh/kg,功率密度1.5kw/kg,200毫秒脉冲功率密度4kw/kg,深度循环寿命在10万次以上;能在-35℃-+80℃情况下可以正常工作。

  安全性好,不会燃烧和爆炸,在做短路试验时的最高温度为80℃。

  3、与传统电池相比,碳基电容电池具有以下的优越性:

  (1、充放电过程均是物理反应,安全性高;

  (2、运行过程中无气体产生,不会燃烧和爆炸;

  (3、运行过程中无需BMS系统均衡;

  (4、3C以下连续工作无需考虑散热问题;

  (5、工作温度范围-35℃-+80℃;

  (6、寿命长,深度循环寿命在10万次以上;

  (7、更佳的荷电保持能力及容量恢复;

  (8、可以同铅酸电池一样长期浮充运行;

  (9、功率密度是锂电池的5倍以上;

  (10、能量密度是超级电容的10倍。

  四、碳基电容电池应用

  由于碳基电容电池的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点,可以预见,该电池在2-3年后,一定会被广泛应用于以下领域:

  1、新能源汽车;

  2、电力储能系统;

  3、智能电网;

  4、新型动力电池驱动系统;

  5、大电流和快速充放电系统;

  6、其他要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域。

  典型产品应用如下:

  1、碳基电容电池替代传统汽车用启动电池

  1)可替换目前各种汽车车型(民用及军用)上使用的是铅酸

  启动电池,经测试验证可节油10-12左右;

  2)具有良好的低温启动特性,特别是在零下-35°环境条件下,

  满足启动要求,而此时铅酸电池已停止工作;

  3)在电池电量用完后经充电可恢复正常工作;

  4)在汽车报废时,该电池仍可回收二次利用。

  具体产品应用如下:

  2、碳基电容电池可用于新能源汽车(PHEV/EV)

  1)插电增程式混合动力汽车(PHEV);

  应用于动力电池系统,具有:

  宽温度范围(-35°-+65°);

  大电流充放电特性(15C充放电);

  高安全性特点(不爆炸、不燃烧)。

  2)纯电动汽车(EV)

  可应用于具备5C-15C的快充型客车;

  3)弱混(star/stop)48VDC

  用于动力电池系统,具有同上特性。

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