储能电容 宁波中车新能源郑超：未来超级电容器在轨道交通、储能领域要向混合型电容发展

宁波中车新能源郑超：未来超级电容器在轨道交通、储能领域要向混合型电容发展

北极星储能网来源:北极星储能网2020/8/27 8:48:35我要投稿

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北极星储能网讯:展望未来超级电容器的发展，首先还是向低内组，大型脉冲电源里面，其次在车载储能或者轨道交通里面、储能领域还是要做提高能量密度，往混合型电容发展。

——宁波中车新能源科技有限公司副总监郑超

2020年8月26-28日储能电容，由中国能源研究会、中关村管委会、中关村科学城管委会指导，中国能源研究会储能专委会、中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所联合主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势，创产业十四五新机”，同期举办储能联盟十年纪念论坛。北极星储能网、北极星电力APP对本次峰会进行全程直播。

在8月26日举办的“储能创新论坛”上，宁波中车新能源科技有限公司副总监郑超为我们分享了“高比能混合电容器”。

宁波中车新能源科技有限公司副总监 郑超

郑超：谢谢徐总的介绍，我最后的报告可能跟大家不太一样，因为一下午所有讲的还是成套的储能的系统解决方案，我们公司主要还是做器件为主，做容器，今年也做了混合电容器方面的工作，主要跟大家分享我们在混合电容的进展和产品的情况，主要把混合电容器应用到储能的新兴产业里面去。

首先介绍一下我们的背景，储能产业基本上现在是整个新能源产业三大支撑产业之一，这是整个产业最核心的技术，目前所有储能技术最核心还是锂电池技术，锂电池技术占了90%的份额，主要还是三元和铁锂为主，锂电池主要还是能量密度高，成本比较低。主要问题是锂电池铁锂，在大的应用场景，特别是分钟级的功率补偿应用场景里面，它的寿命特性、温度特性以及长寿命特性具有一定的局限性。

超级电容器能量密度比较低，这里面虽然很适合于一次调频里面短时间功率补偿，但是持续性还有一定的劣势，所以综合来看储能里面无论是单一的储能技术难以满足整个储能市场的需求，我们的想法就是能不能开发一种中间态，类似于兼具锂电池和电容的特性，在传统物理储能技术上，通过双电层储能技术上引入了电化学储能，构建同时发挥锂电储能和物理储能器件，实现锂电和电容器并联结构的设计，通过用结构设计能够产生一种协同的效应，他们也能突破能量密度瓶颈，同时还保持长寿命和高功率的特性。

第一代混合型电容器这里面主要讲的锂离子电容器，这里面正极是活性炭表面的吸附物理出能，负极是石墨，类似于正极是电容串联负极里的电池，作为内串型的结构，这种结构的好处就是负极采用用石墨替代传统的活性炭之后将器件的工作电压提升至3.8V，甚至4.2V，这样就可以极大地提升能量密度，基本可以做到将近20Wh/kg。这个体系最大问题就是没有锂源，正极是物理吸附的过程，负极需要进行预嵌锂。电池里面做高镍也需要负极补锂技术，现在直接把锂粉掺到里面去，对于整个加工环节要求比较高，锂粉可以用干粉方法做起来，目前这种方法在产业化推进过程中；第二补锂技术，通过正极补锂，通过第一次充电过程对负极进行预嵌锂，跟传统锂电池工艺类似，这种方法可能还是比较适合于工程化放大。我们公司选用第一代混合电容器采用正极补锂，负极是采用一种快充的复合的碳材料，采用干法加工技术，不通过干法电极加工方法解决了高富锂材料不稳定的特性，这种产品基本上容量可以做到17000F，这款产品最大的问题，能量密度还是比较低，虽说功率特定很好，寿命很长，但是总的度电成本跟传统的动力电池相比还是不占优势的。

所以最近我们选择开发一种混合电容，这里面很简单，正极是多孔炭和传统锂电正极材料混合在一起，搭配着快充碳负极一起构成混合电容器，这里面没有了一个严格的充放电平台，主要是放电曲线电容器是直线放电的趋势，锂电有一个平台，这样叠加以后有一种弧形。我们最早的产品是一款方形，在2016年研制成功的，已经推广市场应用，主要用在轨道交通车辆里面，寿命在5万次。最近我们实验室研发的成果，最大脉冲功率能达到50kw/kg，类似于一种双高的储能器件，测了一下寿命的情况，10C充放电，2000多次循环容量保持率90%以上，稳定还是比较好的。