超級電容器將取代傳統電池?

 

刊登日期:2007/7/31
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隨著油價上漲,各產業的研發無不致力找尋替代能源方式來為企業解套,所以無論是風能、太陽能、氫能或生質能,各方面的應用研究均成為近來熱烈討論的話題。其中,超級電容器可以從電動汽車到手提電腦被廣泛應用的話題更是吵得沸沸揚揚。在2004年5月美國德州一家以研製電動汽車儲能裝置為主的EEStor公司聲稱,他們可製造出一種每千瓦是鉛酸電池一半成本價格且10倍能量儲存率的超級電容器,也就是大約336磅重(153公斤)可以儲存52千瓦的能量,這項消息相繼受到學界及業界的質疑,他們尤其對於溫度、洩漏、安全性及陶瓷脆度幾項議題認為這家名不見經傳的小公司根本無法實現取代鋰離子電池在油電混合車和氫動力汽車燃料電池的地位。目前擔任Maxwelle公司副總裁且為超級電容器專家的Jim Miller在MIT技術評論中,認為高壓電容器有快速自我放電的趨勢,但洩漏是最主要的問題,也就是說,一旦把電池放一夜它就沒有電了,早上使用時就須要再次充電。目前市場上,一般的超級電容器缺點就是在儲能表現上相較於鋰電池差,大概只有鋰電池的1/25。不過根據2007年初EEStor的最新發佈,他們的自動生產線透過獨力第三方Southwest研究中心完成化學分析的產品性能驗證,包括化學製品運送、純度和參數控制及安全性等各項條件要求,其中關鍵性化學物質鋇鈦酸鹽粉末已達到99.99994%的純度。由於鋇鈦酸鹽的純度越高也代表它的儲能的能力越好,所以此項純度認證的進展無疑是EEStor公司的超級電容器邁向另一個新的里程碑。 

根據2006年4月EEStor公司所發表的美國專利,這種儲能裝置(EESU)是利用高介電率的鋇鈦酸鹽陶瓷粉末塗在鋁氧化物和玻璃表面。從技術上來說,它並不是電池而是一種超級電容器,它的電能儲存裝置能夠快速釋放和吸收能量,例如5分鐘內充的電能可以讓一輛電動車跑500英哩,電費也只有9塊美金,相同的里程數一般的燃油汽車卻須花費超過60塊美金。另外,與傳統的電化學電池相比,此種超級電容器的儲存技術具有非爆炸性、無腐蝕性及無危險性,且無限制地接受無數次放電和充電特性,能夠循環使用的特色讓它的壽命遠超過其它電氣產品。 根據EEStor的說法,這種超級電容器可反覆充電100萬次以上且不會產生材料老化的問題,通常好的鉛酸電池只能充電500~700次。由於它不是化學電池,所以不會出現鋰電池那種過熱產生爆炸的危險,更沒有鉛酸電池因環保考量而需要回收。在儲能量來說,超級電容器每公斤儲存可達0.28千瓦,而鋰電池及鉛酸電池分別只有0.12千瓦及0.032千瓦。而且,如果批量生產,它的儲能量是鋰電池1.5到2.5倍但成本卻只佔12~25%。在商品化的進度上,2007年元月ZENN汽車公司宣佈利用EEStor公司15 kwh的儲能裝置(小於45公斤),建構大約有200英哩行駛速度、小於100磅重的兩人座小型電動車(如圖),系統溫度維持在-20度到65度之間。  2007年四月底ZENN公司投資250萬美元取得3.8%EEStor的股權,此項的進展讓業界不得不對這個充滿質疑的超級電容器另眼相看。


                     ZENN電動車
資料來源:http://www.reuk.co.uk/EEStor-Battery-Ultracapacitor.htm

 

顯然,EEStor公司這四年的進展不得不讓人相信,此項超級電容器可能對下一代的鋰電池研發製造者造成威脅,例如,正積極與通用汽車合作Plug-in 油電混合車的A123system 鋰電池製造商或著像是製造純電動車的Phoenix 汽車公司的供應商-Altair Nanotechnologies。  EEStor公司的負責人相信它不但能取代電化學電池,更能被廣泛應用於混合電動車、電動工具、手提式電子用品及可再生能源系統等方面。另外,他更大膽預言此技術未來可用在300馬力的大型汽車上。儘管,EEStor信心滿滿,但各專家學者還是相當懷疑在-20度的系統溫度是否能真正控制好陶瓷結構物質的溫度和壓力。若EEStor公司的超級電容器技術真能夠實現,相信它將為新能源市場帶來新的震撼。


資料來源: http://www.technologyreview.com/Biztech/18086/page1/
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