水果之王变储能之王，能否弥补锂电池的短板？
前段时间 ， 现代汽车为广大电动汽车使用者 ， 发布了五条暖心的充电小贴士；不但让广大的车主对如何正确充电有了一定的认识 ， 更是从根本的观念之中 ， 改变消费者对电动汽车和燃油汽车的看法 。 并且笔者在其中也提及到 ， 当动力电池处在极限工作状态（即大电流放/回电）时 ， 会由于锂枝晶的出现导致动力电池产生不稳定 ， 甚至存在影响电池安全的因素 。
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当我们把视线放远一点时 ， 便会发现能充放电和储电的电气元件其实不止电池一种 ， 还有超级电容 。 最近悉尼大学的专家群组 ， 更是从榴莲中发现适用于超级电容的材料 。
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在中小学的课堂上 ， 我们见过老师以动物和水果为基础点亮小灯泡的实验 ， 这当中要传达的正是生物电的概念 。 在科技月刊《JournalofEnergyStorage》之中 ， 悉尼大学化学与生物工程学院的Vincent.G.Gomes（戈麦斯）副教授提出了一个大胆的发现：从榴莲和菠萝蜜的剩余残留物中 ， 可以提取出制造超级电容材料的有效成分 。
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通过高压灭菌的操作 ， 戈麦斯团队把榴莲与菠萝蜜核去除杂质 ， 并将其冷冻在零下80度真空环境中；再经高热处理 ， 最终做出了一批性能良好的碳气凝胶原料 。 近年来 ， 材料学专家也一直尝试以其它自然界植物 ， 比如西瓜与西柚的果皮 ， 甚至纸浆为原料 ， 制造碳气凝胶 。
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所谓的超级电容 ， 有别于我们认识的普通电池 。 一般的电池 ， 是需要通过内置活性物质的化学反应来储存电能；而超级电容是通过极化电解质来储能 ， 由于其储能的过程并不发生化学反应 ， 因此这种储能过程是可逆的 ， 因此超级电容器可以反复充放电数十万次 。 超级电容一般使用活性碳电极材料 ， 具有吸附面积大 ， 静电储存多的特点 ， 在新能源汽车中有广泛使用 。
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数十万次的充放电次数 ， 是各类型动力电池所难以做到的表现 。 它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点；并且还可以提供超大电流的电力；用作车辆启动电源 ， 启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高 ， 可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车 。
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正是因为超级电容的优点十分突出 ， 因此世界各国尤其是发达国家 ， 都在不遗余力地对超级电容器进行研究与开发 。 其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面 ， 而且还建立专门的国家管理机构如USABC、SUN和REVA等 ， 纳入国家发展计划并由国家投入巨资和人力并积极推进 。
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在商用车领域 ， 其实超级电容也有所涉猎 ， 比如说在日本和俄罗斯 ， 都有使用超级电容的公交车投入运营 ， 只需要在停站时充电20秒就能行驶20公里 。 而在国内 ， 上海前些年也投入过采用超级电容的公交车作为城市交通干线运营；甚至还有利用超级电容器的轨道列车 。
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超级电容的优点表现着实优异 ， 可是其短板方面却也同样突出；具备快速充放电的超级电容 ， 在电压部分要比电池组低 ， 无法存储太多能量 ， 能量密度只有锂电池的十分之一 。
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根据实验数据 ， 戈麦斯团队在超级电容中加入榴莲果核制造的碳气凝胶后 ， 它的质量能量密度达到82.5瓦时/千克（wh/kg） ， 比起传统超级电容10到20wh/kg要优秀得多；但现有汽车市场上纯电动力汽车电池的质量能量密度 ， 大约是350wh/kg 。 并且 ， 超级电容本身也有容易出现电解液泄漏、只适用于直流电路等短板 。
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但基于其独有特性 ， 也有零部件制造商将超级电容与锂电池进行互补 。 根据广西大学电气工程学院和福州大学对混合储能领域的研究 ， 可以通过逻辑门限控制策略对电量进行调配 。 简单来说 ， 就是把超级电容作为“蓄水池” ， 当电机处于驱动或制动模式下 ， 锂电池组承担了基本驱动或制动吸收功率需求 ， 超过基本功率的由超级电容模组承担 。 又或者通过模糊控制器 ， 适当调整超级电容的充放电功率 ， 保证其荷电状态维持在能有效响应高频分量波动的最优运行区间内；为了减少因超级电容状态调整而导致的电池使用寿命的损耗 。
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随着电池技术的发展 ， 我们对能耗的要求已经摆脱了治理大气环境的“初级阶段” ， 继而向着如何更精进和优化地使用能源的“高级阶段”发展 。 从电动汽车是否需要多挡位变速箱 ， 到如今动力电池的“混动化” ， 相信新能源会在科技的推动下继续以迈进式的步伐发展、迭代 。
【水果之王变储能之王，能否弥补锂电池的短板？】（图片来源网络 ， 侵删）
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