纽扣式技术让超电更安全更绿色

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    超级电容器

    超级电容器(Supercapacitors，ultracapacitor)，又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其他种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

    突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。

    新能源汽车在中国市场方兴未艾，促使正在发展中的超级电容器被誉为未来最有前景的储能装置。中国工程院院士杨裕生表示：“要提高超级电容器的技术，实现高性能材料的国产化，替代进口、降低成本。”

    “应进一步拓展超级电容器应用，推进具有优良储能特性、大功率特性、环保特性的超级电容器产品的广泛应用。”辽宁博艾格电子科技有限公司(以下简称“博艾格”)董事长蔡丹日前告诉科技日报记者，其公司用了10多年时间，将大部分精力在超级电容器技术的自主研发上。

    技术研发的那段日子，在一个小实验室里，蔡丹的脑子里装的都是各种实验数据，二三天不睡觉那都是常有的事情。当时超级电容器这个市场还比较窄，用户也不能很快认知和接受。如今，其融入先进电极活化技术的产品，质量稳定，“BIGCAP”系列超级电容器耐压高，单体耐压达2.8V，长期运行更加稳定。

    技术团队超过10年时间的技术积累，已具有丰富的超级电容器制造经验，并参加了国家863计划电动汽车用超级电容器课题研究。

    王牌技术：零漏液 耐高温

    说到其核心技术，当属纽扣式产品实用新型专利技术。不仅可以做到零漏液保证，还可以耐住85℃高温，极大满足工业产品需求。

    纽扣式超级电容器作为一种储能元件，被广泛应用于仪器仪表和时钟的后备电源上，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的特点。

    据了解，纽扣式超级电容器，具有由上至下依次设置的正极壳体、正极电极片、隔膜、负极电极片、负极壳体，所述正极壳体与负极壳体连接处设有密封圈，在正极壳体和负极壳体之间装有电解液，其特殊之处在于：所述正极壳体与正极电极片之间或负极壳体与负极电极片之间设有衬壳。

    博艾格技术部经理吴秋菊告诉记者：“目前，纽扣式超级电容器组装时，将正、负极壳体与极片黏结后，为保证其导电性能，需要进行高温热处理;正、负极壳体卷边密封，在两者连接处设有密封圈，而密封圈受热处理温度的限制，需要热处理后将密封圈放在壳体上，组装过程繁琐，并且存在漏液率高的问题，导致其使用寿命大大缩短，容易对使用环境造成污染。”

    普通的超级电容器耐高温性能多达65℃—70℃，博艾格的纽扣型产品将这一温度提高到85℃。“这款产品在智能电表、配电网等领域更好地满足了市场需求。”蔡丹说。

    同时，电极的质量及加工工艺的保障，电极间电子结合力更加牢固，使得BIGCAP系列具有相对较低内阻，一致性好，稳定性强，适合中大功率放电需求。

    材料性能是关键

    超级电容器是一种电化学元件，通过极化电解质来储能。

    超级电容器在美国、日本、韩国等国家起步较早，产品技术比较完善。国内超级电容器产业化从上世纪90年代末开始，采用自主研发与技术引进转化的方式，将超级电容逐步实现工业产品批量化生产。

    超级电容器按照功率区分，可分为大功率和中低功率电容器，大功率超级电容器主要用于电动汽车、机车启动、电力系统等;中低功率超级电容器主要用于智能仪表、工业控制、太阳能、开关等领域。

    据介绍，国内大部分厂家致力于开发大功率超级电容器产品，主要面向电动汽车。在国家政策支持下，取得了一定的进展，而由于研发时间短，技术基础不牢固，产品质量水平与美国产品仍存在较大差距;中低功率产品面向工业产品，已经形成完成产业化应用，由于技术门槛较低，市场竞争趋于激烈，国内中小功率超级电容器在中低端领域占领很大市场份额，在高端领域，也因为技术实力、设备自动化水平等差距仍不如国外产品。

    “现在超级电容器关键性材料如活性炭、隔膜、电解液等仍采用日本、德国为主，材料决定了超级电容器特性的改善，在国内材料基础研究落后的情况下，超级电容器性能提高很难实现。”蔡丹说。

    进一步拓展应用

    在产品投的初期，他们的产品只能应用到玩具汽车上，安装成功后却发现玩具车刚开了1米就没电了。蔡丹和他的技术团队只能反复试验，从1米到3米、5米，再到后来能使用更长时间，可想而知，这个过程是十分艰难的。

    技术团队在进行了仔细地分析研究后认为，公司基础在于多年的技术积累，做高品质超级电容产品，与国内产品比较，完成国内超级电容器品质升级。如今的博艾格从超级电容器的设计、研发、生产、销售已经实现精细化、规模化发展，10个系列100多个品种是多年来不断努力的结果。

    “现在不仅能够满足于多种领域需求，广泛应用于智能仪表(燃气表、水表、电表等)、电力设备、医疗设备、太阳能风能产品、玩具、电动汽车等，还可以作为后备电源，提供短期高功率特性。”蔡丹说。

    面对还不太成熟的市场现状，蔡丹认为，国家应该对超级电容器产业大力度的扶持，重点在于开发先进性材料、自动化设备方面，并将扶持力度放在成熟生产型企业中，以企业为主体进行开发性研究。

    “应该形成行业统一标准，规范市场秩序，进一步拓展超级电容器应用，推进具有优良储能特性、大功率特性、环保特性的超级电容器产品的广泛应用。”蔡丹建议。

    在谈到博艾格发展时，蔡丹说：“我们遇到的问题就是时间问题，超级电容器市场发展很快，抓住机遇，就需要抢时间。”

    “要想成为国内最强超级电容器生产厂家，需要进一步拓展产品应用领域，拓展产品品种，从扩展中小功率市场到大规模占领大功率超级电容器市场，更加需要投入大量资金，用于技术研发和产业化投入。”蔡丹说。