紐扣式技術讓超電更安全更綠色

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    超級電容器

    超級電容器(Supercapacitors，ultracapacitor)，又名電化學電容器(Electrochemical Capacitors)，雙電層電容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。它不同於傳統的化學電源，是一種介於傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程並不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反覆充放電數十萬次。其基本原理和其他種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。

    突出優點是功率密度高、充放電時間短、迴圈壽命長、工作溫度範圍寬，是世界上已投入量産的雙電層電容器中容量最大的一種。

    新能源汽車在中國市場方興未艾，促使正在發展中的超級電容器被譽為未來最有前景的儲能裝置。中國工程院院士楊裕生表示：“要提高超級電容器的技術，實現高性能材料的國産化，替代進口、降低成本。”

    “應進一步拓展超級電容器應用，推進具有優良儲能特性、大功率特性、環保特性的超級電容器産品的廣泛應用。”遼寧博艾格電子科技有限公司(以下簡稱“博艾格”)董事長蔡丹日前告訴科技日報記者，其公司用了10多年時間，將大部分精力在超級電容器技術的自主研發上。

    技術研發的那段日子，在一個小實驗室裏，蔡丹的腦子裏裝的都是各種實驗數據，二三天不睡覺那都是常有的事情。當時超級電容器這個市場還比較窄，用戶也不能很快認知和接受。如今，其融入先進電極活化技術的産品，品質穩定，“BIGCAP”系列超級電容器耐壓高，單體耐壓達2.8V，長期運作更加穩定。

    技術團隊超過10年時間的技術積累，已具有豐富的超級電容器製造經驗，並參加了國家863計劃電動汽車用超級電容器課題研究。

    王牌技術：零漏液 耐高溫

    説到其核心技術，當屬紐扣式産品實用新型專利技術。不僅可以做到零漏液保證，還可以耐住85℃高溫，極大滿足工業産品需求。

    紐扣式超級電容器作為一種儲能元件，被廣泛應用於儀器儀錶和時鐘的後備電源上，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保的特點。

    據了解，紐扣式超級電容器，具有由上至下依次設置的正極殼體、正極電極片、隔膜、負極電極片、負極殼體，所述正極殼體與負極殼體連接處設有密封圈，在正極殼體和負極殼體之間裝有電解液，其特殊之處在於：所述正極殼體與正極電極片之間或負極殼體與負極電極片之間設有襯殼。

    博艾格技術部經理吳秋菊告訴記者：“目前，紐扣式超級電容器組裝時，將正、負極殼體與極片黏結後，為保證其導電性能，需要進行高溫熱處理;正、負極殼體卷邊密封，在兩者連接處設有密封圈，而密封圈受熱處理溫度的限制，需要熱處理後將密封圈放在殼體上，組裝過程繁瑣，並且存在漏液率高的問題，導致其使用壽命大大縮短，容易對使用環境造成污染。”

    普通的超級電容器耐高溫性能多達65℃—70℃，博艾格的紐扣型産品將這一溫度提高到85℃。“這款産品在智慧電錶、配電網等領域更好地滿足了市場需求。”蔡丹説。

    同時，電極的品質及加工工藝的保障，電極間電子結合力更加牢固，使得BIGCAP系列具有相對較低內阻，一致性好，穩定性強，適合中大功率放電需求。

    材料性能是關鍵

    超級電容器是一種電化學元件，通過極化電解質來儲能。

    超級電容器在美國、日本、南韓等國家起步較早，産品技術比較完善。國內超級電容器産業化從上世紀90年代末開始，採用自主研發與技術引進轉化的方式，將超級電容逐步實現工業産品批量化生産。

    超級電容器按照功率區分，可分為大功率和中低功率電容器，大功率超級電容器主要用於電動汽車、機車啟動、電力系統等;中低功率超級電容器主要用於智慧儀錶、工業控制、太陽能、開關等領域。

    據介紹，國內大部分廠家致力於開發大功率超級電容器産品，主要面向電動汽車。在國家政策支援下，取得了一定的進展，而由於研發時間短，技術基礎不牢固，産品品質水準與美國産品仍存在較大差距;中低功率産品面向工業産品，已經形成完成産業化應用，由於技術門檻較低，市場競爭趨於激烈，國內中小功率超級電容器在中低端領域佔領很大市場份額，在高端領域，也因為技術實力、設備自動化水準等差距仍不如國外産品。

    “現在超級電容器關鍵性材料如活性炭、隔膜、電解液等仍採用日本、德國為主，材料決定了超級電容器特性的改善，在國內材料基礎研究落後的情況下，超級電容器性能提高很難實現。”蔡丹説。

    進一步拓展應用

    在産品投的初期，他們的産品只能應用到玩具汽車上，安裝成功後卻發現玩具車剛開了1米就沒電了。蔡丹和他的技術團隊只能反覆試驗，從1米到3米、5米，再到後來能使用更長時間，可想而知，這個過程是十分艱難的。

    技術團隊在進行了仔細地分析研究後認為，公司基礎在於多年的技術積累，做高品質超級電容産品，與國內産品比較，完成國內超級電容器品質升級。如今的博艾格從超級電容器的設計、研發、生産、銷售已經實現精細化、規模化發展，10個系列100多個品種是多年來不斷努力的結果。

    “現在不僅能夠滿足於多種領域需求，廣泛應用於智慧儀錶(燃氣表、水錶、電錶等)、電力設備、醫療設備、太陽能風能産品、玩具、電動汽車等，還可以作為後備電源，提供短期高功率特性。”蔡丹説。

    面對還不太成熟的市場現狀，蔡丹認為，國家應該對超級電容器産業大力度的扶持，重點在於開發先進性材料、自動化設備方面，並將扶持力度放在成熟生産型企業中，以企業為主體進行開發性研究。

    “應該形成行業統一標準，規範市場秩序，進一步拓展超級電容器應用，推進具有優良儲能特性、大功率特性、環保特性的超級電容器産品的廣泛應用。”蔡丹建議。

    在談到博艾格發展時，蔡丹説：“我們遇到的問題就是時間問題，超級電容器市場發展很快，抓住機遇，就需要搶時間。”

    “要想成為國內最強超級電容器生産廠家，需要進一步拓展産品應用領域，拓展産品品種，從擴展中小功率市場到大規模佔領大功率超級電容器市場，更加需要投入大量資金，用於技術研發和産業化投入。”蔡丹説。