揭秘Maxwell超級(jí)電容器核心技術(shù)

伴隨著新能源技術(shù)發(fā)展的日新月異，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(chǔ)能裝置的超級(jí)電容器或許還未被大眾所熟知。因具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，超級(jí)電容器得到了業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可，且行業(yè)增長(zhǎng)迅速。其用途廣泛，可用于公共交通，電網(wǎng)，以及眾多的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。只要是移動(dòng)的物體，超級(jí)電容器都可以來(lái)捕捉它的能源，對(duì)其進(jìn)行重復(fù)使用。

超級(jí)電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量的。與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同，超級(jí)電容器的充放電過(guò)程始終是物理過(guò)程，性能十分穩(wěn)定，故而安全系數(shù)高、低溫性能好、壽命長(zhǎng)且免維護(hù)。

超級(jí)電容器的核心元件是電極，電極的制造工藝目前分為干電極與濕電極兩種技術(shù)。干電極技術(shù)是僅通過(guò)干混活性碳粉和粘合劑加工成電極。濕電極技術(shù)在制作電極的過(guò)程中，除了活性碳粉和粘合劑還需加入液態(tài)的溶劑。由于液態(tài)溶劑會(huì)影響超級(jí)電容器的工作性能，因此還需使用烘箱對(duì)其進(jìn)行干化處理，將溶劑從電極中去除。這意味和干電極技術(shù)相比，濕電極技術(shù)工序更長(zhǎng)，而且有額外的生產(chǎn)成本。另外，烘干處理很難將溶劑徹底去除。在超級(jí)電容器工作過(guò)程中，溶劑雜質(zhì)會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生額外物質(zhì)，影響電極和電解質(zhì)的性能。而反應(yīng)產(chǎn)生的氣體更會(huì)加速超級(jí)電容器的老化。因此，采用濕電極技術(shù)的超級(jí)電容器相對(duì)壽命較短，可靠性低，穩(wěn)定性差。

下表列出采用干電極工藝和濕電極工藝的具體比較：

在生產(chǎn)成本上干電極技術(shù)也獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。業(yè)界領(lǐng)先的超級(jí)電容器廠商 Maxwell 表示，他們從椰子殼、杏仁殼、麥子等多種材料中來(lái)提取超級(jí)電容器中的核心材料 -- 碳，這些新材料的應(yīng)用也是降低成本的一種方式。Maxwell 還擁有集中在電極的研發(fā)、生產(chǎn)和制造上大部分專(zhuān)利技術(shù)，超過(guò)35項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)及專(zhuān)有干電極工藝造就了其超級(jí)電容器的卓越性能優(yōu)勢(shì)。采用這種工藝可以生產(chǎn)出擁有總成本最低的電容器單體。由于使用的是無(wú)溶劑殘留的高純度材料，這種方式也更為綠色環(huán)保和節(jié)約能源、并且可以達(dá)到百分之百的回收再利用。

Maxwell 超級(jí)電容器專(zhuān)利干電極工藝流程

在中國(guó)，超級(jí)電容器最為廣泛的應(yīng)用就是城市混合動(dòng)力客車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前 Maxwell 在中國(guó)超容混合動(dòng)力客車(chē)的保有量已超過(guò)一萬(wàn)輛，宇通，金龍、金旅、海格、南車(chē)等國(guó)內(nèi)知名的十多家車(chē)企都已將超容成功應(yīng)用于新能源汽車(chē)上，節(jié)能減排，省油環(huán)保效果卓著。可以說(shuō) Maxwell 超級(jí)電容器對(duì)中國(guó)混合動(dòng)力客車(chē)市場(chǎng)的興榮發(fā)展起到了積極推動(dòng)的作用。

今年6月，Maxwell 科技推出了2.85V/3400F超級(jí)電容器單體，為業(yè)界設(shè)立了全新的能量、功率與耐用性標(biāo)準(zhǔn)。考慮到國(guó)內(nèi)公交車(chē)行駛路面狀況的差異性較大，Maxwell 公司還專(zhuān)門(mén)對(duì)超級(jí)電容模塊進(jìn)行了增強(qiáng)抗震性能的技術(shù)改進(jìn)。同期推出的 DuraBlue 抗沖擊與振動(dòng)技術(shù)，符合最苛刻的交通運(yùn)輸環(huán)境要求，其與基于超級(jí)電容器的同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比可將抗振動(dòng)和抗沖擊性能分別提高近3倍和4倍。

由于原材料是活性炭，無(wú)重金屬，超級(jí)電容器的安全性能也是毋庸置疑的。經(jīng)過(guò)全面的測(cè)試，在正常應(yīng)用范圍內(nèi)，電解液本身并不會(huì)發(fā)生爆炸起火等安全性問(wèn)題。以 Maxwell 超級(jí)電容器為例，其電解液絕大部分都滲透進(jìn)入碳電極中，可流動(dòng)的部分微乎其微，并且其密封性良好。另外，超級(jí)電容系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)也有相應(yīng)電氣方面的保護(hù)，若出現(xiàn)故障，則保護(hù)系統(tǒng)會(huì)隔離故障元件，保證系統(tǒng)的安全。 

原標(biāo)題:揭秘Maxwell超級(jí)電容器核心技術(shù)