电化学电容器用于电动自行车的探讨.pdfVIP

电化学电容器用于电动自行车的探讨 深圳市雄韬电源科技有限公司 衣守忠、刘兆勇 摘要：由于免维护铅酸蓄电池输出功率的限制，电动自行车存在加速慢、爬坡能力差等缺点。 电化学电容器具有内阻小、输出功率高、充电快等特点，因此，电化学电容器与免维护铅酸 蓄电池联合使用，可以改善蓄电池的放电特性，提高电动自行车的机动性能。本文介绍了电 化学电容器与免维护铅酸蓄电池联合使用的放电试验结果，初步探讨了电化学电容器在电动 自行车上应用的途径。 电动自行车正常行驶中，蓄电池的工作电流大约为5A。但在初始起动阶段和爬坡过 程，蓄电池的工作电流可高达20A以上。由于ⅦI。A蓄电池输出功率豹限制，电动自行车 存在加速慢、爬坡能力差的缺点。近几年，电化学电容器的研究开发在国外取得重太进展， 国内也有少数单位进行这方面的试验研究工作。由于电化学电容器具有内阻小，可大功率放 电、充电快等特点，因此我们设想将电化学电容器与vRI。^蓄电池联合起来，应用在电动 自行车上，眺改善蓄电池的放电性能，提高电动自行车的机动性能。 一、电化学电容器简介 电容器的电容值由下式决定： C=^K旧，其中A为电极丽积，K为介电常数，d为电极间距。 由上式可见，由于电极面积所限，目前常规电容器的电容值非常小，一般在l∥F数 量级。如果电极活性物质表面积很大，贝f『电容值可以增大。 电化学电容器与蓄电池相似，是一种新型电能储存装置。它利用电板，电解液界面双 电层储存电荷，即一个带电的电极，溶液界面存在一个双电层，在双电层内靠静电方式储存 的电荷的密度与电极电位有关，因此形成一个电容。炭m蒂04双电层的比电容在 16巧OlIF／c柏2的范围，经过特殊工艺处理的炭素材料(活性炭、炭纤维等)，具有非常高的 比表面积，可达到2000 m2／g以上，用这些炭素材料制作的电极其比电容可高达1∞F拉以 上，西而被称之为电化学超级电容器。电化学电容器的优点与缺点”如下； 优点； 循环寿命长，大于100，000次，一些体系可高达106次； 功率密度高； 原理和结构简单，可仿用蓄电池制造技术； 原材料价格低廉(水溶液体系)： 荷电状态可指示【Q=f(v)1； 可与蓄电池联合使用(如电动汽车)。 缺点： 能量密度有限； 工作电压低(与电解电客器相比)： 非水溶液体系需要纯净、无水的材料，较昂贵； 在要求高电压的场台需采用电容器堆，对一致性要求高。 由于电容器的充放电过程仅涉及表压电荷的转移，电极材料在使用过程很稳定，充放 电循环次数可达到l一次。与蓄电池相比，电化学超级电容器具有良好的大电流、高功率放 电性能，适合于高功率输出装置，功率密度可达到500删m毽(蓄电池200W，Kg)”，在 一些需要大功率瞬间放电的场合，电化学电容器的性能非常理想。因而电化学电容器可与蔷 电池联合使用，发挥各自优势。电化学电容器可用于电动汽车、uPs、电力负荷调正、镇流 电容、电源低频滤波、航天器电源等。 二、电化学电容器制作 电化学电容器在技术领域和产品结构方面与阀控密封式铅酸蓄电池比较接近，在该产品 的开发和制造过程中，可以借用V翟I。A蓄电池的一些成熟技术及装备。 活性炭，硫酸体系双电层电化学电容器的制作流程如下： 混浆 电解液 活性炭+II古合荆+添加剂——+涂片——●干燥—+装配——◆加液—_密封 活性炭比表面积2500Ⅱ12，g，粒度300目。电解液为37％硫酸溶液，壳体材料为ABs。 三、Ec—4∞电化学电容器的基本参数与性能 本次试验采用我公司研制的Ec—400电化学电容器，其基本性能参数见表l。不同放电 电流的放电曲线如图l所示； 放 电 电4·o 压 (v)3-0 2．0 1_0 5 10 15 20 25 30 35 40