超級電容器：是一種功率型的儲能器件，通過電極材料與電解液界面形成雙電層，或電極表面快速的氧化還原反應(yīng)來儲存電能。與普通電容器相比，相同重量下電能儲存量和放電時間要大出成百上千倍，而功率只有普通電容器的1/10左右。

電動汽車電池領(lǐng)域被投下了一顆“深水炸彈”？近日，特斯拉透露其自主研發(fā)的新電池有可能是“無鈷電池”，即“干電池技術(shù)+超級電容”組合，具體成分預(yù)計(jì)會在4月電池會議上進(jìn)行說明。這迅速點(diǎn)燃了市場對電動汽車新一輪能源革命的熱情。

伴隨著新能源技術(shù)的突飛猛進(jìn)，鋰電池、燃料電池等相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)備受關(guān)注，而同樣作為儲能裝置的超級電容器在電動汽車上還鮮少被關(guān)注。事實(shí)上，超級電容器在風(fēng)光儲、家庭儲能、地鐵能量回收等多種儲能領(lǐng)域都可應(yīng)用，而在電動汽車領(lǐng)域，業(yè)界寄望它可以改變充電時間長的難題——充電往往只需要數(shù)秒。

那么，超級電容到底是什么“黑科技”，它真的適合用在電動汽車領(lǐng)域嗎？對此，南方日報(bào)記者采訪數(shù)位業(yè)內(nèi)專家，揭秘超級電容。

充電速度以秒計(jì)超級電容已用在廣州有軌電車

花城最美三月天，廣州有軌電車在花叢中穿行。仔細(xì)觀察，有軌電車頭頂上沒有如“蜘蛛網(wǎng)”般的電線，只有腳底兩條細(xì)軌“鑲嵌”在草皮上。

2014年底，廣州有軌電車建成通車，其采用了單體容量達(dá)7000法拉的超級電容器組儲能，和普通有軌電車相比，最大的特點(diǎn)是在行進(jìn)中不用外部供電，利用?？空九_上落客時間完成充電，充電時間僅需25秒。就在你上下車的一瞬間，電車就已經(jīng)滿電蓄勢待發(fā)。

華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院新能源系主任、廣東省新能源材料與器件專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任舒東介紹，超級電容器主要通過雙電層或贗電容原理儲存電荷，前者是基于離子在多孔材料表面的吸脫附，后者主要是表面快速的氧化還原反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)通常發(fā)生在表面，因此超級電容器和電池相比儲存電荷較少，能量密度不高，也正是因?yàn)榉磻?yīng)發(fā)生在表面，電荷儲存速度非常快，超級電容器具有很高的功率密度。

“打個比方，濕毛巾中的水，通過擦拭的辦法可以快速取出少量表面吸附水，這相當(dāng)于雙電層電容；通過擠壓和擰干的方式可取出毛巾中更多的水，這相當(dāng)于贗電容?！彼f，水就類似于電荷，擦拭的過程就相當(dāng)于接觸放電，如果要更多的電荷，就需要更大力氣擠壓。

相比之下，以往的儲能設(shè)備是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，再由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，兩次轉(zhuǎn)變能量有損失，超級電容器直接充電，再直接放電，其過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時，由于這種儲能過程是可逆的，超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，由于能量形式?jīng)]有轉(zhuǎn)變，損失也很小，充放電效率更高。

可回收制動能量廣泛應(yīng)用于地鐵、飛機(jī)等場景

與廣州有軌電車相似，超級電容以其環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢，成為公共交通領(lǐng)域的一個解決方案。

“地鐵上也會經(jīng)常用到，例如地鐵啟動就是一個瞬時大電流過程，超級電容器就可以提供高電流和大量能量；而在地鐵進(jìn)站停車時，又是大電流釋放過程，會摩擦發(fā)熱，一般的電池承受不了，而超級電容器可以回收制動能量?！闭憬媳娦履茉雌嚬こ淘焊痹洪L鄧曉光說。

鄧曉光介紹，在工程機(jī)械領(lǐng)域，如龐大的挖掘機(jī)在啟動時，瞬時間也同樣需要大量的動力，此時超級電容器放電，挖掘機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中又逐步給超級電容器回電。

“風(fēng)力發(fā)動機(jī)變槳系統(tǒng)、空客A380大飛機(jī)應(yīng)急艙門系統(tǒng)，也同樣用到了超級電容技術(shù)。”舒東說。

不僅如此，如高爾夫球車、機(jī)場擺渡車這類在特定區(qū)域內(nèi)行駛的車輛，因其運(yùn)行距離較短，也被認(rèn)為可以使用超級電容器作為能源供應(yīng)器件。

廣汽新能源技術(shù)中心副部長劉太剛介紹，大電流放電是動力電池的弱點(diǎn)，電動汽車在啟動、急加速時需要大電流放電，超級電容技術(shù)則有望彌補(bǔ)動力電池的不足。

不少車企也在投入超級電容技術(shù)研發(fā)，鄧曉光在某國有車企工作時，也曾投入精力于此，“當(dāng)時我們就探索，超級電容器與一些比較貴的電池搭配使用，超車、爬山等需要突然加速時，超級電容發(fā)揮瞬時電流‘pulse’（脈沖）一下，而當(dāng)車輛平穩(wěn)行進(jìn)中則用鋰電池持續(xù)放電”。

像短跑，耐力有限醉翁之意在固態(tài)電池領(lǐng)域？

盡管超級電容器在部分領(lǐng)域已較為成熟，但在乘用車，超級電容技術(shù)并沒有真正應(yīng)用起來?！俺夒娙莶⒉荒芎芎玫爻掷m(xù)輸出能量，電動汽車也不能像有軌電車一樣定點(diǎn)定線運(yùn)行。因而電動汽車很難將超級電容器作為唯一的能量來源?！编嚂怨庹f。

鄧曉光說，在動力電池成本較高時，這種方式可以起到降成本的作用，但隨著鋰離子電池的成本不斷下降，且性能逐步提升，也能放出大電流?！昂碗姵叵啾?，超級電容技術(shù)就像短跑，速度快，但耐力有限；電池像長跑，但速度不夠快。”舒東說，車輛每次起步時需用到的動力較大，但這種情況占到用車過程可能只有1%，而且電容器增加了體積、重量，而能量密度并沒有增加，單體成本還需要降低，應(yīng)用范圍也有限?！白鳛樯虡I(yè)宣傳無可厚非，但作為投資人，需要謹(jǐn)慎考慮。一項(xiàng)新技術(shù)的誕生，需要長期的積累，很難有橫空出世的新技術(shù)?！?

相比之下，特斯拉提出的無鈷電池與干電池的應(yīng)用，在業(yè)內(nèi)看來是一種趨勢。劉太剛也介紹，目前動力電池的續(xù)航普遍提升到了五六百公里，動力電池也會不斷升級，例如固態(tài)電池會是一個很好的方向，既可以很好地解決如著火等安全問題，也在能量密度與成本之間可以很好地平衡，甚至使800到1000公里的續(xù)航也成為可能，超級電容器的優(yōu)勢并不能凸顯出來。

醉翁之意不在酒？方正證券則在報(bào)告中表示，超級電容電極極片的制造工藝分為干電極與濕電極兩種技術(shù)，特斯拉收購美國超級電容器生產(chǎn)商Maxwell或許主要看中Maxwell獨(dú)有干電極工藝，并借鑒到電池極片生產(chǎn)工藝，為后面的固態(tài)電池生產(chǎn)做技術(shù)儲備。