高能鎳碳電容器 中國首創的電動車新電源

　　9月1日，天津市人民政府在天津大禮堂召開“高能鎳碳超級電容器產品新聞發布會”。天津市委書記張高麗、市長黃興國，國家發改委副主任、國家能源局局長劉鐵男，工業和信息化部總工程師朱宏任以及住房和城鄉建設部、科技部，解放軍總后勤部、總裝備部、軍事交通學院，南車集團及天津市有關方面負責人出席了會議。

　　高能鎳碳超級電容器是天津市與中國工程院院士周國泰合作，成功開發出的新型高性能電容器產品。經天津市科委組織成果鑒定，超級電容器具有能量密度大、功率密度高、充放電效率高、高低溫性能好、循環壽命長、安全環保、性價比高等諸多特點，有效解決了國內電動汽車電源技術瓶頸問題，達到國際先進、國內領先水平。這個項目的研發成功，將推動我國超級電容器產業發展，對搶占世界新能源汽車科技制高點、緩解國內能源緊張有重要作用，在電動汽車和儲能電站中將具有明顯的競爭優勢。

　　高能鎳碳超級電容器是一種新型動力電源，這一產品結合鎳氫電池能量密度和電容器功率密度，循環壽命達到5萬次以上，使用溫度可達零下40攝氏度至零上70攝氏度，對環境不產生污染。

　　2010年，天津市政府引進中國工程院院士周國泰少將領銜的科研團隊，在解放軍軍事交通學院建成的超級電容實驗室，合作開發新型動力電源產品。周國泰院士是我國軍民用功能服裝材料和士兵個體防護研究領域的知名專家，在防彈裝備、特種防護服裝和防寒保暖材料研究等方面，取得了多項成果。先后主持研制防彈背心、防彈頭盔，解決了防彈材料及防彈結構體復合成型、樹脂基體合成等一系列技術關鍵，研究成果居國際先進水平。周國泰率領的研發團隊采取綜合性能平衡設計思路，提出了一種“內并式”超級電容器結構方案，將活性碳材料引入鎳氫電池負極，使超級電容器與電池結合為一體，開發出高能鎳碳超級電容器，取得了純電動車動力電源領域的重大突破。經在純電動大客車、轎車上實驗均取得滿意的效果。目前，產品中試已經完成，即將投入批量商業化生產。

　　周國泰院士稱：高能鎳碳超級電容實現了兩個突破和五個優點：

　　第一、在加大材料的比表面積上實現突破。電容是靠比表面積存儲電荷，其優點是可無數次充放電，而且不發熱。儲電量的大小由其內部比表面積大小而決定。超級電容器就是在研發出新材料的基礎上，盡可能地擴大比表面積，使儲電量大幅增加。

　　第二、超級電容在正負極的材料結構上獲得突破。優點是儲電量大，由電能轉化成化學能，再轉化成電能釋放出來，其比功率比傳統電容高得多。高能鎳碳超級電容在結構上實現了電池和傳統電容的內并，實現了電池和電容的優點兼備。

　　五個優點是：

　　第一、安全可靠。傳統鋰離子電池存在安全隱患。由于有機電解質的特性，鋰離子電池存在易燃、易爆的危險，一旦發生短路，就會燃燒或者爆炸，杭州、上海曾發生的電動汽車自燃事件，就是因為鋰離子電池的原因。而超級電容器根本不存在這個問題，實驗人員將充滿電后的高能鎳碳超級電容用射釘槍打，故意使其短路，但電池沒有任何反應。實驗人員又將其放到火上燒，不銹鋼外殼快燒紅了，也沒發生爆炸。

　　第二、充電速度快。鋰離子電池充電最大電流為300A，一次充電需要6—8小時，因為充電時間過長而使用戶覺得非常不方便。高能鎳碳超級電容可使用1500A甚至3000A大電流充電，單塊充滿電只要幾秒鐘，上百塊串聯在一起充電，6分鐘即可達儲電量90%以上。

　　第三、可瞬時大電流放電，使用壽命長。鋰離子電池充放電的標準是2000次，使用壽命短。高能鎳碳超級電容器可大電流充電，瞬間大電流放電，這對汽車瞬時加速極為有利。一塊電池充放電可達5萬—50萬次，充放電的國家標準是5萬次。

　　第四、成本低。鋰離子電池成本7萬元，充電2000次，每充電1次按行駛100公里算，20萬公里就要更換電池。高能鎳碳超級電容器，按充電1次行駛100公里算，可充放電5萬次，甚至可達10萬次、50萬次。高能鎳碳超級電容器的價格不高于鋰離子電池。

　　第五、節能環保。高能鎳碳超級電容器使用壽命到期后，可以將其回收，對電容材料進行再激活處理后還可以再次使用。整個生產過程，不產生廢水、廢氣，沒有污染排放。

　　劉鐵男代表國家發改委對超級電容器研發取得突破性進展表示祝賀。他說，開發新能源、提高能源轉化使用效率，是保障能源安全的重要手段。超級電容器的成功研制，將增強我國在動力電源和新能源汽車等領域的國際競爭力。國家發改委要給予政策支持，進一步做好服務，促進科研成果實現產業化。天津市科委主任趙海山說，高能鎳碳超級電容器研制成功，使我國有望在動力電源和新能源汽車等戰略高技術領域的國際競爭中取得競爭優勢。據業內專家稱，高能鎳碳超級電容器不光是解決電動車的全新電源，還能軍民兩用，解決國防軍事急需的新能源，在潛艇、航天，新型飛機、導彈上都可應用。

　　為搶占國內新能源的制高點，天津市已經安排高能鎳碳超級電容器的規模產業化，一期達到年產1000萬只30億安時的產能，二期工程將建成1億只300億安時生產能力。同時將率先在天津公交系統推廣高能鎳碳超級電容車輛。