超級(jí)電容器與電池組合應(yīng)用原理
目前,將功率型的超級(jí)電容器和能量型的電池在物理層和封裝層相結(jié)合已得到越來(lái)越多的關(guān)注。2008年,澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)宣布研發(fā)了一種先進(jìn)的鉛酸電池,其克服了鉛酸電池技術(shù)的主要限制之一:在部分荷電狀態(tài)(SOC)下的快速充電能力和拓展操作。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),CSIRO使用活性炭雙層超級(jí)電容器電極取代了充電時(shí)呈現(xiàn)酸性的負(fù)鉛電極的一半,并將這種產(chǎn)品命名為超級(jí)電池。
在CSIRO的設(shè)計(jì)中,負(fù)電極引線電池部分和AC部分平行放置在電極中,已保留這兩種技術(shù)的最佳性能。由于電池的一個(gè)電極-正極沒(méi)有變化,本產(chǎn)品屬于電池和超級(jí)電容器在物理層的結(jié)合。CSIRO使用此超級(jí)電池在本田insight混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行測(cè)試,實(shí)現(xiàn)16萬(wàn)km不更換電池。
位于日本橫濱的古河電池有限公司已開(kāi)始批量生產(chǎn)超級(jí)電池,并于2008年授權(quán)給賓夕法尼亞洲的東濱制造公司。同樣位于賓夕法尼亞洲Axion電力國(guó)際公司用AC完全取代負(fù)極,綽號(hào)為CapBat,研制了不同型號(hào)的超級(jí)電池,開(kāi)始批量生產(chǎn)并應(yīng)用到地面車(chē)輛中
超級(jí)電容器單體或組串與電池單體或組串串聯(lián)的直接并聯(lián)結(jié)構(gòu)的概念。這種無(wú)源并聯(lián)式產(chǎn)品層的配置而不是物理層的配置,相當(dāng)于現(xiàn)有能量和功率儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)品的整合。這種直接(或串聯(lián)或無(wú)源)并聯(lián)配置的一個(gè)問(wèn)題是,相對(duì)生硬的電壓源電池有效鉗位電壓存儲(chǔ)電容器裝置,從而嚴(yán)重地限制了其作用。直接并聯(lián)連接時(shí),從鉛酸(pb-acid)到鎳金屬氧化物(NiMH)到鋰離子(Li-ion)會(huì)出現(xiàn)效益遞減的現(xiàn)象。其原因是,先進(jìn)的化學(xué)電池產(chǎn)品,例如NiMH和Li-ion,已經(jīng)具有良好再充電能力的高循環(huán)化學(xué)性能和相對(duì)低的阻抗。