本報記者 何曉亮
一起上海825路公交車自燃的事故，令新能源汽車安全性問題再次引發(fā)關(guān)注的同時，也讓以超級電容為動力的超級電容汽車躍入了人們的焦點視域。
在政策文件、技術(shù)討論和媒體報道中一貫“低調(diào)”的超級電容汽車，究竟有著怎樣的特殊才能？它在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中扮演著什么樣的角色？
理想的高功率角色
實際上，超級電容器并非近來才有的新鮮事物。它又名電化學電容器，是上世紀七八十年代發(fā)展起來的一種新型的儲能裝置。作為一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，超級電容主要利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量，因而不同于傳統(tǒng)的化學電源。
之所以稱其為“超級”，在于超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。具有龐大表面積，再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統(tǒng)電容器而言有驚人大的靜電容量。
對于當前世界各國積極發(fā)展的電動汽車而言，面臨的最大挑戰(zhàn)便是蓄電池問題。無論是鉛酸電池、鋰電池還是氫燃料電池都具有成本高、壽命短、存在安全隱患、報廢后易形成二次污染等亟待克服的缺點。與普通蓄電池相比，“超級電容”壽命更長，充電時間短，并且沒有化學反應所帶來的污染以及蓄電池的記憶問題。同時，大功率的超級電容器對于電動汽車的啟動、加速和上坡行駛具有極其重要的意義：在汽車啟動和爬坡時快速提供大功率電流；在汽車正常行駛時由蓄電池快速充電；在汽車剎車時快速存儲發(fā)電機產(chǎn)生的大電流，這些可以減少電動汽車對蓄電池大電流充電的限制，大大延長蓄電池的使用壽命，提高電動汽車的實用性。這些特性都非常契合電動汽車的技術(shù)和應用要求。對此，中國科學院院士、原廈門大學校長田昭武便認為，相對于蓄電池，超級電容器是電動汽車中的理想高功率角色。
鑒于超級電容器的重要性，各工業(yè)發(fā)達國家都給予了高度重視，并成為重點的戰(zhàn)略研究和開發(fā)項目。我國“863”電動汽車重大專項攻關(guān)中也已將電動車用超級電容器的開發(fā)列入發(fā)展計劃。
能“大”不能“小”的定位
作為一種新型儲能元件，超級電容器其出現(xiàn)填補了傳統(tǒng)靜電電容器和化學電源之間的空白。業(yè)內(nèi)專家表示，隨著對電動汽車研究的深入，超級電容器在這方面應用的優(yōu)勢將會越來越明顯，低成本又決定了其顯著的經(jīng)濟效益，市場前景非常廣闊。然而，就目前的技術(shù)發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平來說，與電池的廣泛普及相比，超級電容還暫時只能應用在公交車等場地運輸?shù)拇笮蛙囕v上。
首先，超級電容器比功率大，但比能量小?！暗侥壳盀橹梗覀兡軌蜃尙F(xiàn)有超級電容器的能量密度翻倍，但這還不夠。”超級電容專家、麻省理工學院電氣工程和計算機科學教授辛達爾在談及上海超級電容公交車運營時曾表示。這意味著依靠超級電容提供給車輛的動力，強勁卻不能持久，必須在短時間內(nèi)頻繁充電。這對于路線和行駛狀況多變復雜的私人乘用車而言，顯然并不合適。
相比之下，由于公交車的線路站點是固定不變的，車輛行駛也比較平穩(wěn)，滿足超級電容對于傾斜角度的限制要求。超級電容器的充電時間亦很短，所以可以利用公交車進站的時間充電，這樣不會影響乘客的乘車時間，只要在?？空军c或者線路上合適的地方建立超級電容器電動大客車充電站即可。而投資建設(shè)一個這樣的充電站的費用，要比建一個加油或加氣站便宜得多。
產(chǎn)業(yè)需要提高聲調(diào)
“如果不是這次事故，大家可能還是很少聽到超級電容產(chǎn)業(yè)的聲音?！?上海奧威科技開發(fā)有限公司技術(shù)總監(jiān)楊恩東說。作為專門開發(fā)、生產(chǎn)和銷售超級電容器的企業(yè)，奧威在行業(yè)內(nèi)頗有聲望，但是在楊恩東看來，公眾對于超級電容的認知，遠遠比不上對電池的熟悉，“畢竟這個產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在并不大，也很新”。
據(jù)悉，上海825路公交車發(fā)生自燃事故的系上海雷博新能源汽車技術(shù)有限公司開發(fā)的電池-電容公交車，其技術(shù)特征是使用大容量鋰離子電池為主電源，同時使用少量有機超級電容器為輔助電源。針對此次事故，楊恩東堅持相信，不管是自己還是同行生產(chǎn)的超級電容，其本身的安全性經(jīng)得起考驗。
“超級電容公交車使用的無機超級電容器基本上依靠物理過程儲能，基本上無化學反應，使用水溶液電解液，因此安全性非常好。在強制燃燒試驗中，即使將其置于燃燒的火焰上，也不會發(fā)生燃燒現(xiàn)象?！睏疃鳀|表示，上海11路、26路使用的以無機超級電容器作唯一電源的近百臺超級電容公交車，大規(guī)模商業(yè)化運營最長已近5年，狀態(tài)良好，從未出現(xiàn)大的事故。奧威科技等中國企業(yè)制造的超級電容公交車，已經(jīng)通過了國外包括安全性檢測在內(nèi)的一系列嚴格測試，目前已經(jīng)開始試圖出口到多個國家和海外地區(qū)，開創(chuàng)了向發(fā)達國家出口先進電動汽車技術(shù)的新局面。
“在材料成本和制作成本降低，比能量和安全性提高的前提下，我國已經(jīng)設(shè)計出了有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型超級電容器。”田昭武表示，新型的超級電容器能以十秒數(shù)量級的高倍率充放電，單次充放電能量密度較高；充放電時不涉及固相變化，循環(huán)性能優(yōu)異，壽命長，并且沒有燃燒爆炸危險，國際首創(chuàng)；電化學活性物質(zhì)選擇余地大，可以適當選擇資源豐富、環(huán)境友好且容易回收的電化學活性物質(zhì)；結(jié)構(gòu)簡單，無需追求巨大表面的電極，也無需固相化成步驟，材料成本和制造成本低廉，降低了電動汽車售價。
(科技日報)
作者：何曉亮
(責任編輯：Newshoo)
