Суперконденсаторы для электротранспорта

Первые работы по разработке электрохимических конденсаторов проводились в середине 19 века Гемгольцем. Тогда же им было тереоретически описано строение двойного электрического слоя на поверхности электродов и предсказание использования данного явления в устройствах для запасания энергии.

Первые практические результаты научных работ, связанных с применением суперконденсаторов относятся к середине 20 века, когда появился широкий круг материалов, позволяющих практически реализовать идею суперконденсатора. С другой стороны, разработку новых типов конденсаторов подстегивала потребность промышленности в мощных, быстро заряжаемых источниках тока с большим ресурсом.

Работы по улучшению свойств электрохимических конденсаторов привели к появлению в конце 20 века суперконденсаторов с емкостью до 10Вт*ч/кг, что позволило использовать суперконденсаторы для нужд гибридного и электротранспорта.

В настоящий момент можно выделить несколько типов суперконденсаторных батарей по области применения для автомобилестроения:

• пусковые - подключаются параллельно стартерной аккумуляторной батареи для улучшения пусковых качеств и длительности жизни последней
• для поддержки питания мощных автомобильных акустических систем
• буфферные - для использования в гибридных автомобилях, отличаются относительно низкой емкостью и большой выходной мощностью
• тяговые - для применения в качестве основного источника питания электромобиля.

На момент описания статьи лучшие характеристики из представленных промышленных образцов суперконденсаторов были заявлены российскими компаниями ЭСМА и ИНКАР-М. Также производятся суперконденсаторы для нужд автотранспорта в Германии компанией Epcos. Следует отметить продукты фирм Maxwell Technologies, NessCap, Panasonic. Интересные разработки ведутся фирмой Evans Capacitor, где создан новый тип суперконденсаторов - гибридные суперконденсаторы.

Преимущества и недостатки суперконденсаторных батарей:

Преимущества

• наибольшая плотность мощности из всех разновидностей аккумуляторов - как объемная, так и весовая
• долговечность - свыше 10 лет и 100000 циклов заряда/разряда (уже подтвеждена практическим использованием суперконденсаторов)
• очень быстрый процесс заряда батарей - до 100% емкости от 15 до 40 минут (зависит, в основном, от возможностей зарядного устройства)
• необслуживаемость - суперконденсаторы герметичны
• относительно низкий показатель саморазряда - до 10% в месяц
• дружественность окружающей среде - большинство суперконденсаторов построены на основе активированного угля, щелочи, гидроксида никеля и никелевых элекродов, для суперконденсаторов на основе свинцовых электродов имеется уже отработанная технология переработки
• возможность работы при низких температурах без существенного снижения характеристик
• простота определения уровня заряда суперконденсатора - однозначная зависимость от уровня напряжения на конденсаторе

Недостатки

• вес - лучшие производимые суперконденсаторы имеют плотность энергии на уровне 10-12Вт*ч/кг, массовые - 5-6Вт*ч/кг
• большое падение напряжения при разряде
• высокая стоимость, до USD10 за килоджоуль накопленной энергии, но эта стоимость, в основном, определяется мелкосерийным процессом производства суперконденсаторов, и при росте спроса и появлении настоящей конкуренции может быть уменьшена в 7-10 раз

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007.