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新能源汽车用超级电容电池/热电技术崛起

2021-04-26 ryder

来自英国剑桥的科技产业顾问机构IDTechEx董事长peterHarrop表示,有一种新型态的电力储存装置,结合了超级电容(supercapacitor)与锂电池的优点,并能藉由汽车引擎的热能来充电,将是将来包括工业用卡车、军用车辆等交通工具动力来源的理想选择。


「这种超级电容电池(supercabatteries)具备电池与超级电容的特性,通常介于两者之间;该蓄电装置有以铅酸(lead-acid)电池或镍(nickel)电池为基础的版本,而市场紧要关注的是采用锂离子电极以及超级电容电极的类型;」Harrop指出:「那些非对称(asymmetric)电化学双层电容器(electrochemicaldoublelayercapacitor,EDLC)也被称为锂离子电容,因为具备充放电速度较快以及其他较优异的特性,有取代车用锂电池与超级电容的潜力。」


Harrop表示,超级电容电池正获得全球各家前瞻汽车制造商的酷爱,包括BMW、Ford、Komatsu以及日本官方研究机构AIST。


而Harrop也认为,可转换为能量、否则将以发热形式流失的热电(thermoelectrics),将会在将来成为使用于各种车辆以及其他范畴的常见技术:「热电装置将会在2025年成为一个规模达10亿美元的独立市场,包括汽车使用在内。」


截至目前为止,热电技术很少有成功的案例,仅有一些罕见的创新使用。例如EnOceanAlliance曾利用附着于散热器(radiator)的热电装置出现微小UHF脉冲,以执行无线大楼控制;SchneiderElectric则利用热电装置为无线传感器供电,在铜电线过热时就会触发警报。


热电材料能将废气或马达的散热转换为能量,为超级电容电池充电


不过至今热电装置进军汽车使用却都没有成功;例如BMW研究了20年,也只能实现约十分之一、也就是3%左右的热电转换率理论最大值。2014年,日本大型工程车制造商KomatsuKELK则证明,其热电转换创新技术能回收1.5KW的能量、将热电转换效率提升至7.5%左右。IDTechExj预测,热电能量采集办法将在2018年大量运用于巴士及混合动力车辆中;而各种大型车辆将首先受惠于这种技术,因为它们出现的热足够让热电技术实用化。


IDTechEx也预测,超级电容电池到2020年将会成为所有混合动力车辆的常见配备,而搭配热电能量采集装置能进一步扩展其市场版图,催生更小型的超级电容电池。例如美军预测到2020年,将可藉由这类装置的运用减少70%的能源消耗。


IDTechEx则预测,到2025年全球将有900万混合动力车辆使用热电技术;此外到2030年混合动力车辆的销售量将继续超越纯电动车,原由是纯电动车无法出现足够的热能,让那时候的先进热电材料利用。而在2030年,销售量将继续超越混合动力与电动车的传统汽油动力车辆,也将受惠于热电技术,为暖气、通风马达(ventilationmotors)以及其他电动配件。

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