超級電容將成新能源車助推劑

2014年1月8日-10日，2013GNEV全球新能源汽車大會在?？谡匍_，本屆論壇緊扣“市場化前夜的中國戰(zhàn)略”這一主題展開精彩回話和研討。Maxwell科技公司高級應(yīng)用工程師GianniSartorelli發(fā)表了超級電容在新能源車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

以下為GianniSartorelli發(fā)言實(shí)錄：

先生們、女士們，我非常高興來到這里，來給大家講一下我們的產(chǎn)品在新能源汽車現(xiàn)在的應(yīng)用。在今天的全球新能源汽車大會，我在此要誠摯的感謝這次會議的主辦方讓我有這個機(jī)會來給大家介紹一下我的公司Maxwell公司，并且有此機(jī)會給大家介紹超級電容在交通行業(yè)的應(yīng)用。在我演講的這個最后一部分我也會希望大家能夠了解到我們?yōu)槭裁茨軌蚓褪亲屇茉慈ヲ?qū)動我們的未來創(chuàng)新。我所在的Maxwell公司1965年就成立了，而我們的公司也經(jīng)歷了一系列的改變和公司的重組和自身的調(diào)整，這樣子我們才能夠在2013年的時(shí)候，發(fā)展成了三個主要的業(yè)務(wù)單元。我們的公司大概現(xiàn)在有3.4萬多人，我們在納斯達(dá)克上市了，同時(shí)大家可以看到，我們的去年的業(yè)務(wù)數(shù)字是，大概在全球各地有15億元的收益。那么我們的公司業(yè)務(wù)主要有微電子的設(shè)備，在微電子的設(shè)備我們進(jìn)行了研發(fā)，我們進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且有生產(chǎn)集成電路，還有比如說CPU、內(nèi)存、閃存，以及這些所有的電子設(shè)備，這些都是我們生產(chǎn)這些集成電路的主要供應(yīng)的原部件并且?guī)椭嚓P(guān)的高端的高精密度的產(chǎn)品，或者非常高端的衛(wèi)星，我們都有為他們生產(chǎn)集成的電路。我們的研發(fā)在美國，但是我們的業(yè)務(wù)遍及世界各地，大家看到除了微電子我們還有高壓電存器，我們研發(fā)主要在歐洲瑞典，這個設(shè)備保護(hù)交換器然后發(fā)電輸電以及其他的電力轉(zhuǎn)換還有這種電力的配置，這樣我們可以看到，在這種電力的運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候我們可以加強(qiáng)整個智能電網(wǎng)的控制。

這些活動剛才我說到的都是分布在歐洲，我們設(shè)計(jì)了一些制造業(yè)的流程，還有至于全球我們還有一些物流的分配，我們有70%的一個市場的份額，在這兩個業(yè)務(wù)單元我們還有一個非常年輕的，就是在1980年代生的一個就是我們的業(yè)務(wù)分支。剛才已經(jīng)提到了，我們屬于全球化的一個公司，活躍于全球的版圖，我們在全球進(jìn)行業(yè)務(wù)運(yùn)作，我們是在加利福尼亞州等等，我們有主要的研發(fā)中心，我們對于超級電容來說我們都有一些制造業(yè)和研發(fā)中心，我們開了一個新的在亞利桑那開發(fā)一個新的中心，我來說是來自歐洲的工廠是在瑞士，在那里我們制造了高伏特的電容，我們進(jìn)行了精密的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，同時(shí)我們還有一些銷售代表在德國分布在德國，在中國的我們業(yè)務(wù)布局也有比如說我們有一個叫做Maxwell的技術(shù)中國子公司在上海，我們有很多的設(shè)備，還有在深圳和天津在天津都有子公司工廠分布這個合約制造廠，最近我們有一個韓國開了一家新的代理。

對于超級電容來說，我們要考慮到這個功率和雙重的這個超級電容器，超級電容器這個屬于雙電，有一種雙電層的電容，他們跟電池其實(shí)同義詞，像電池一樣，但是電容器跟電池也有很大的差別，他和這個傳統(tǒng)的電容器有一些不同，電容器的極板面積很大、距離很小。距離小但又可以集聚很大的能量的工作原理怎么樣呢？我們看一下比如說電子，你看一下我的手像一個電子，手上有一些球一樣手上能夠裝多少球，也許四只球不能太多，因?yàn)槭终泼娣e非常有限，如果你想象一下自我充電的過程，你的手有很多的電子，如果你能夠提高就是手中的這種電子的含量可以儲存更多的電量，可以在容器當(dāng)中儲存更多的電子，這個就意味著比如說可以多加幾層也許一層、兩層、三層，一層層堆疊起來，這樣做可能有一點(diǎn)困難，因?yàn)楦郀柗蚯蚩赡軙㈤_，這樣我們設(shè)計(jì)好一個結(jié)構(gòu)，把他進(jìn)行更好的一個部署，特別是在中間的這個層，比如說中間這一層屬于這個鋁，非常薄的鋁，他是一個碳級的材料，利用這種方式來這個方式有一定像海綿，大家知道海綿是什么，海綿可以盡可能多的吸收水，這里我們這一層可以吸收更多的電子，我們把它稱之為鋰離子，這個解決我們所提到的這個超級電容所蘊(yùn)含的魔力，在這里的中間我們可以看到我們有這個圓柱形的這種電子的運(yùn)動，可以使用這些電子，其中一個非常大的一個益處就是他這里在充電的過程當(dāng)中和放電的過程當(dāng)中沒有一個化學(xué)性的改變，所以這個電池是不同的，我提到的就是電池它是有化學(xué)反應(yīng)的，我們說的這個超級電容是沒有這個化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生其中的，所以為什么要闡明這個問題呢？為什么要有放電和置放的問題呢，為什么要充電放電的過程呢，我們看一下他的性能十萬到一百萬次的充放電的周期，我們公司可以持續(xù)很長的，可以讓直流電的壽命可以保持長達(dá)15年的時(shí)間，我們比較一下這個功率和能量密度的這個比較圖。

因?yàn)榭紤]到能量的問題，也要考慮到整個的這個工藝的問題，我們看一下這個圖，這個是屬于不同的這個能量的儲存圖，你有一個縱軸就是一個特定的具體的能量比，然后再我們的縱軸和橫軸，我們看一下具體到小時(shí)，在這個右邊右下角你可以看到這個電容器，這里還是涉及到鋰電池，在相對一面我們看一下傳統(tǒng)的電容器他們的面積非常小但是電力非常大，如果再回到20年前，中間沒有一個過渡的銜接層，所以我們的電容器他直接跳躍到了，鋰離子電池的方面的技術(shù)，你可以看到這個是我們的鋰離子電池，他是發(fā)展非常快的一個方法，非常有趣的一件事情就是他的能量非常的巨大，他跟電池的不一樣的，他可以很快的進(jìn)行放電，在很短的時(shí)間非常短的時(shí)間進(jìn)行放電的應(yīng)用。

根據(jù)我們的工業(yè)上面的經(jīng)驗(yàn)，我們在95年就引進(jìn)了很多的這個產(chǎn)品把他投放到了市場，我們當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)了很多核心的一個優(yōu)勢，在我們已經(jīng)創(chuàng)造了多個行業(yè)的第一，像95年推出來大容量的單體，而且還用于風(fēng)力發(fā)電方面，風(fēng)機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中在2001年的時(shí)候，2004年的時(shí)候發(fā)明了干電極專利工藝技術(shù)對于汽車使用來說這個應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槌夒娙萜魈峁┝撕芏嗟臋C(jī)會，然后我們還用于公共交通方面有很多的公交方面的應(yīng)用，比如說汽車的制動起停系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)方面大概含75個單體，客車大概含了300個，固態(tài)硬盤當(dāng)中擁有4個單體，我們有很多的這個工業(yè)的能量核心的優(yōu)勢來生產(chǎn)很多的電容，我們的大容量的這個單體還有生產(chǎn)的這個中容量的單體和小容量的這個單體這個就是我們的一個產(chǎn)量的情況介紹。

談到涉及到的一些行業(yè)，大概可以涉及到四個子行業(yè)，一個可持續(xù)的再生能源交通運(yùn)輸和工業(yè)電子行業(yè)對于交通行業(yè)現(xiàn)在非常引人關(guān)注的一個話題，在今天的會議當(dāng)中，我們有一些分會場，分會場我們談到了這個乘用車、輕型乘用車和卡車，在交通運(yùn)輸方面我們還看到了城市的公交車巴士的運(yùn)用，舉一個例子來說，比如說我們用這個混合動力的客車，我們看一下這個巴士的平均油耗100公里80升，不過我們看一下城市大巴改用成混合動力系統(tǒng)可以使油耗降低25%，所以其實(shí)如果我們每天行駛200公里的話每天可以節(jié)約很多燃油，但是現(xiàn)在油耗明顯的降低了25%，這個25%有可能進(jìn)一步上升到40%等等，這個取決到了我們的混合動力的客車以及混合動力的技術(shù)路線的不斷的提升和改造，如果假設(shè)我們每天在歐洲的城市進(jìn)行行駛駕駛車輛，每天行駛200公里，比如說你早上開車每年都這樣開，每天都這樣開，我們每年可以降低二氧化碳的排量可以39噸，這個39噸可是很大的數(shù)字，還有其他的一氧化碳氮氧化物還有PM2.5顆粒物的排放，同時(shí)減少剎車的磨損因?yàn)椴恍枰獧C(jī)械的磨損來對產(chǎn)品的壽命造成影響。減少公交車的煙氣尾氣的排放同時(shí)歐洲執(zhí)行一些政策，推動混合動力的客車，這樣城市中心當(dāng)中用這樣的一個技術(shù)他就不對大氣造成很大的影響，對于二氧化碳的排放可以起到很大的一個控制作用。

我們知道對于這個剎車來說，剎車我們可以減少它的一個對車體產(chǎn)生的一個磨損，讓我們看一下2005年以來我們已經(jīng)實(shí)行了現(xiàn)場的這個混合動力的安裝，總共我們其實(shí)已經(jīng)供應(yīng)了很多的這個車輛在美國像我們的客戶還包括西門子、斯柯達(dá)等等，宇通客車大家可能聽過，還有金龍，還有很多的制造商他們都是用我們的這個設(shè)備，是我們的客戶。

另外的一個方面就是超級電容可以用于巴士的能量的回收，我們知道我想給大家說一下就是我們用于所有的戴姆勒的大巴16乘3000F電容器這個儲能1100千焦的儲能，這個制動階段能量儲存超級電容器的模塊當(dāng)中，包括配件的負(fù)載空調(diào)車內(nèi)的照明外部的照明都有超級電容器進(jìn)行儲備的能量進(jìn)行供電，所以對于乘用車我們還有小型的汽車，這個小型的汽車主要的應(yīng)用我們今天早晨已經(jīng)談到了很多的混合汽車，或者是微混汽車一些高混微混，我們看一下電壓的穩(wěn)定特性，這個就是在冷啟動和重新啟動的時(shí)候電壓還是可以保持一個非常穩(wěn)定的狀況，還有我們擁有更高的啟動的穩(wěn)定性，對于整個系統(tǒng)來說非常的簡單其實(shí)不是特別難這個方塊土表現(xiàn)電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)，我們有一個雙層的設(shè)置，在第一步是關(guān)注了，然后K2又打開又開啟了，所以這里是VSS電伏還有穩(wěn)定系統(tǒng)，這樣如果你想啟動的話進(jìn)行熱啟動、溫啟動，這里一個會進(jìn)行開啟和關(guān)閉，這樣我們方塊圖表現(xiàn)了電壓的穩(wěn)定性。

這樣子就可以更好的去讓我們的在這個轉(zhuǎn)型的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)這個電壓的轉(zhuǎn)變，這個是一個很好的例子解釋我們做什么，同時(shí)我們可以看到這個是我們的這種電力車在使用的時(shí)候不同的這個能源的供應(yīng)，那么我們知道這個在里面有不同的氣缸，可以應(yīng)用他做一些相關(guān)的調(diào)整，我們看一下沒有這一個相關(guān)的在控制的電閥的時(shí)候沒有VSS的時(shí)候怎么樣使用，因?yàn)檫@樣就可以讓我們超級電容性和電壓以及其他的一個方面，這樣里面就會包括了在這個相關(guān)的這種在最頂級的時(shí)候，在用電高峰的時(shí)候，在達(dá)到這一點(diǎn)。

我們可以有一個非常平滑的這個轉(zhuǎn)移，同時(shí)，我們也可以看到在這里比如說低端是12伏那么我們可以看到了，在10年前還是在現(xiàn)在其實(shí)都可以跟我們說的，能夠在這個技術(shù)已經(jīng)取得了一個比較長足的發(fā)展，我們可以看到當(dāng)這一個火車在入站的時(shí)候其實(shí)使用的能源及時(shí)補(bǔ)給的，可以看到下一班車的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的調(diào)度，如果車展里面使用了這個系統(tǒng)可以更好的處理他的一個能源的調(diào)動問題，而在這一條線軌上面，我們可以看到在一些特定的城市里面由于一些鐵道和這種地鐵線路的改造那其中一部分線路已經(jīng)被拆除了所以這個只是一個模擬圖，在每一個城市的地鐵站都會有相關(guān)的不同，我們可以看到在節(jié)能的時(shí)候或者是其他的方面比如說在德國，一個城市里面有一個地下的軌道，我們知道每年可以節(jié)省320兆千瓦的電量，這樣可以不需要供電部門購買那么多的能源，或者不需要其他能源供應(yīng)上購買多的能源可以實(shí)現(xiàn)這一個電網(wǎng)的供應(yīng)更加的穩(wěn)定性。

這個是一個非常好的例子，因?yàn)槲覀兛梢钥吹骄拖裎鏖T子這樣的一些公司，就可以看到他們在2002年的時(shí)候安裝類似的設(shè)施，我們可以看到里面有一些相關(guān)的這種輕軌，還有使用一些電容器軌道的應(yīng)用，我們知道如果說其實(shí)離中國不太遠(yuǎn)的地方韓國，我們知道歐洲肯定比韓國要離中國要遠(yuǎn)，我們知道韓國一家公司是一個家能源生產(chǎn)公司，現(xiàn)在著重新能源的研發(fā)，現(xiàn)在他們已經(jīng)跟韓國鐵路研究所進(jìn)行融資技術(shù)方向，現(xiàn)在他們有幾條主要的線路，并且他們的都進(jìn)行了相關(guān)的這種能源的應(yīng)用，包括這種能源的調(diào)整和能源的回收利用，這些都是基于新的電容器，在這里幾個圖簡單概括了一下這個系統(tǒng)，這個里面有機(jī)柜不同的機(jī)架還有在左邊，還有不同的提高都有一個相關(guān)的這些新的電容器的使用。

在歐洲，我們有一些不同的能源回收利用的系統(tǒng)，我們可以看到這里可以進(jìn)一步的在這一個鐵軌的頂部做到，我們可以看到這里有一些能源的使用，我們可以通過這個里面節(jié)能30%，所以這個其實(shí)節(jié)省30%已經(jīng)是一個很魔幻的數(shù)字不可思議的數(shù)據(jù)，這樣可以更好的幫助我們做到這一點(diǎn)。

我們可以看到還有柴油機(jī)發(fā)動的不斷的改造，我們通過這個使用了這種新的動力，還有這個更超大的引擎，新的電容器可以降低原來的引擎重量并且原來超過三百公斤，現(xiàn)在只需要不足三十公斤，因?yàn)檫@些蓄電池箱他們已經(jīng)使用超級電容的模塊，這個對于我們來說非常的重要，這個對于我們來說可以更好的去進(jìn)行使用，當(dāng)然里面還有一些類似的應(yīng)用，這樣可以幫助我們實(shí)現(xiàn)相關(guān)的一些愿景，尤其是在節(jié)能方面的愿景，我們都知道在交通的應(yīng)用當(dāng)中比如說很多的卡車司機(jī)，他們可以在晚上有一點(diǎn)日出而作，日落而息的情況，他們需要使用一些電池更好的使用，有的時(shí)候他們在車上自娛自樂看一些電視什么的，這樣電池就用得更快了，所以如果有超級電容器在里面可以幫助他們更好的去支持這個用電，并且能夠就在充電的時(shí)候完成快速的充電的一個方面。

在這里是一個電機(jī)的機(jī)制，我們這里一個超級電容器，我們可以這里開始控制，進(jìn)行控制這個電能的流動，并且可以能夠把這個電容器在里面安裝，然后在里面我們就可以看到更好的使用這個超級電容器跟曲柄啟動結(jié)合，這個可以幫助我們在起用這些傳統(tǒng)模式改造的時(shí)候可以在完成利用標(biāo)準(zhǔn)電池的一些基礎(chǔ)設(shè)施不會太多的浪費(fèi)，最后做一下總結(jié)，第一就是超級電容性的特性特別適合攪動運(yùn)輸，為什么這樣子，因?yàn)樗麄冇写蠊β实拿芏龋麄円灿懈咝实?，我剛才就說了，因?yàn)樵诶锩鏇]有充電和放電的時(shí)候有這種化學(xué)反應(yīng)，所以可以很高的效率，其實(shí)90%可以取得更大的一個周期的使用，就是我們使用超級電容器可以做到這一點(diǎn)。

我們在使用的時(shí)候可以進(jìn)他跟傳統(tǒng)的電池比較，所以他在充電放電的時(shí)候都有非常久的循環(huán)耐用，另外就是各種交通的運(yùn)輸市場現(xiàn)在正在使用超級電容器，我們比如說在巴士、汽車、鐵路、貨車都可以使用，我們每天看到超級電容器可以吸引了這許多人的研究，當(dāng)然他們每天也可以運(yùn)送成千上百萬的人。這個就是我的演講。謝謝！