国内从事大容量超级电容器研发的厂家大多生产液体双电层电容器,主要企业有上海奥威、北京合众汇能、辽宁百纳、北京集星电子、哈尔滨巨容、宁波南车新能源等。
(1)上海奥威超级电容器 上海奥威科技开发有限公司成立于1998年,专业从事双电层电容器及超级电容器的开发、生产和销售。上海奥威的产品多集中在车用超级电容器上。自主研发的专利产品超级电容器,如图3-6所示,是利用电化学双电层制成的一种新型储能装置,其能量密度接近传统动力电池的水平。其主要特点是:
①具有较高的功率密度;
②在配备适当充电设备的情况下,充电时间仅需几分钟甚至几秒钟;
③使用温度范围宽,可在-40~60℃的范围内正常工作;
④充放电循环次数可达10万~50万次。
它有效地弥补了传统动力电池充放电时间长、寿命短的缺陷,属于免维护、绿色环保电源。其技术水平处于世界领先地位,产品用于各种车辆、内燃机的起动,以及轻型车、电动公交车的牵引和其他领域。
2006年8月28日,由奥威科技等单位参与的上海科技创新登山行动计划超级电容公交电车示范线11路正式开通,标志着我国乃至世界首条超级电容电动公交车线路迈出了商业化运行的步伐。这10辆“零污染”超级电容公交车看上去像是一辆无轨电车,所不同的是“剪”掉了头顶上累赘的两根大“辫子”,在车底部安装了一种超级电容器(图3-6)。车进站后趁着乘客上下车的间隙,车顶充电设备会自动垂直升起,搭到隐藏在候车站上方的电缆上,30s即完成充电,能平稳行驶3~8千米,最高速度则可达44km/h。与有轨、无轨电车相比,超级电容公交车没有地面轨道和空中触线网,有利于美化城市空间。据了解,在开启空调的情况下,超级电容公交车带空调耗电仅为1.4kW·h/km,能耗费用仅为燃油车辆的33%,在制动时,能量回收率达到40%。虽然这种车的技术还不够完美,加上驾驶人的操纵还不到位,会出现各种小问题,但其运行前景不容置疑。
图3-6 奥威超级电容器
(2)HCCCAP超级电容器 北京合众汇能科技有限公司主要开发与生产HCC系列有机高电压型双电层超级电容器。HCCCAP超级电容器产品具有体积小、容量大、功率高、寿命超长、温度特性好的特点,产品种类丰富,以卷绕圆柱式为主,兼顾方形、异型模组等多种超级电容器产品规格,涵盖了大、中、小型超级电容器,标准产品的容量为0.06~10000F,可提供高达10万法拉大容量的特制超级电容器单体产品,并可为用户定制不同规格的单体电容器、组合模组和相关能源控制系统。
HCCCAP超级电容器产品采用具有自主知识产权的独特技术和工艺进行生产,具有极高的性价比,广泛应用于智能电网、电动/混合动力车辆、大功率短时供能电源、太阳能储能、风力发电机变桨系统/储能缓冲系统、智能三表、电动自行车、电动玩具等领域,拥有广泛的客户基础,在各领域均拥有典型性的应用客户代表。
早在2007年,北京合众汇能科技有限公司就为上海神力燃料电池大巴车提供超级电容器系统作为起动与加速电源,目前该系统使用状况良好。图3-7所示为该公司超级电容模块组及参数。
图3-7 北京合众汇能科技有限公司超级电容模块组及参数
(3)北京集星超级电容器 北京集星科技一直是国内研发和生产超级电容的先驱,也是目前国内具有最大规模和资本的超级电容专业制造商,多次获得国家奖项,最近奖项是2011年国家技术发明二等奖并由国家领导人颁奖。该公司产品从电极配料、极片、单体电容到模组等大的储能系统单元,全部是自身研发制造,在成本上具有不可比拟的优势,在技术性能上更是颇为领先。目前有北京总部和江苏常州单体生产工厂两个工厂。
北京集星的大容量超级电容器如图3-8所示。
图3-8 北京集星的大容量超级电容器
(4)辽宁百纳超级电容器 辽宁百纳电气有限公司2006年开始从事超级电容器应用技术的研究,为客户提供应用解决方案。从锦州搬迁至朝阳超级电容器产业基地后,主要从事超级电容器模组制造、系统制造和应用技术开发,是美国Maxwell公司中国区唯一授权技术集成商,是中国超级电容器行业品牌企业,被誉为行业风向标。
该公司的48V系列能量储存模块是一个完整的能量储存装备,它由18个独立的超级电容单体组成(基于Maxwell公司合作开发的超级电容器技术)。该模块的外包装是一个坚固的压制铝外壳。该外壳密封可靠、防水性能好(通过IEC529IP65),无须维护。主动电压管理电路有一个开路集电极逻辑输出口,可以及时反映出模块中的任意单体是否正处于过压工作状态;同样的,在该电路中也有一个相同的温度监控端口,以NTC热敏电阻的形式存在。辽宁百纳超级电容器单体及模组如图3-9所示。
BMOD0165模块的串联和并联方式如图3-10和图3-11所示。
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图3-9 辽宁百纳超级电容器单体及模组
图3-10 BMOD0165模块的串联
图3-11 BMOD0165模块的并联
(5)哈尔滨巨容新能源超级电容器 哈尔滨巨容新能源有限公司自主研究、开发、生产的国家专利产品——超级电容器及配套系列产品,拥有完全的自主知识产权。该产品具有充电速度快、使用寿命长、比功率高、耐低温、节能环保等特点,性能达到国内领先、国际先进水平,填补了国内同类产品的空白。产品广泛应用于港口起重设备电动车的牵引电源,车辆、坦克、装甲车等的起动电源,激光武器,电动工具,安全气囊,电磁开关电源,功率补偿系统,UPS电源,电力峰谷平衡,风力发电机的能量储存装置。
哈尔滨巨容新能源超级电容器的技术特点包括:
①起动电源充电速度快,15~30min充电完毕;
②循环使用寿命长,超级电容使用寿命可达10万~50万次;
③低温特性好,在-40℃条件下仍可以正常使用;
④充放电效率高;
⑤无污染、免维护、运行成本低。
超级电容器储能装置由电容器组件、电容器均衡充放电管理系统、电容器热管理系统和控制单元组成,如图3-12所示。
图3-12 哈尔滨巨容新能源超级电容器
(6)宁波南车新能源超级电容器(图3-13) 宁波南车新能源科技有限公司是由中国南车集团株洲电力机车厂投资组建的控股子公司。公司拥有完全自主知识产权的先进超级电容制造技术,设立有超级电容研究所、储能系统研究所,承担“863”等项目10余项,组建了强大的技术研发团队,公司成立以来已申请各项专利70余项。自主开发的3000F卷绕式超级电容,7500F、9500F叠片式超级电容,16~125V标准模组,其他非标模组以及储能系统广泛应用于城市公共交通、风力发电、混合动力客车、智能电网、重型工程机械等领域,受到客户好评。
公司建立的两条大容量超级电容自动化生产线达到国际先进水平,年产能达100万只。规划到2020年产值达到50亿元规模,实现世界领先的宏伟目标。
图3-13 宁波南车新能源超级电容器
国内超级电容器在新能源车辆上的应用概况如表3-2所示。
表3-2 国内超级电容器应用概况
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