浅谈特斯拉正在布局的超级电容

23 2月

2月18日,特斯拉相关人士证实特斯拉将自主研发新电池,预计会在4月份的电池投资人会议上宣布电池成分等具体信息,同时特斯拉以2.18亿美元收购了超级电容Maxwell,特斯拉在超级电容布局;$特斯拉(TSLA)$

何为超级电容呢?超级电容器可称为大容量电容器、储能电容器、(黄)金电容器、双电层电容器或法拉电容器,其英文名称为EDLC,主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能,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。相比蓄电池而言,超级电容器作为新型储能装置具有适应环境能力强、温度特性好、使用寿命长、可快速充电等诸多点;目前应用端包括汽车、铁路、通讯、电力、国防、消费电子

超级电容的内部结构:

超级电容的工作原理:

1.超级电容是利用双电层原理的电容器,当给超级电容器的两个极板外接电压时,正电极和负电极分别存储不同极性电荷,这与普通电容原理相同。

2.超级电容器电荷运动在双极板上产生电场,由于电场力作用,在电极与电解质之间的界面处形成了相反的电场,以此来平衡电解质的内部电场。正电荷与负电荷处于两个不同极性之间的短间隙接触面上,其中电荷分布层称为双电层,电容量非常大。当电解质的氧化还原电极电势高于两极板之间的电势时,电解质不会与电解质界面上的电荷分离,超级电容器为正常工作状态。如果电解质的氧化还原电极电势低于电容两端的电压,电解质将与界面的电荷分解,这样将是异常状态。若正极板和负极板上储存的电荷通过外部电路放电,超级电容器电解质界面处的电荷量逐渐减小。

3.由此可知:超级电容器的充放电是物理过程,无复杂的化学反应,所以相比化学反应的蓄电池,其性能更稳定。

超级电容的特点:

① 体积小、容量大:

② 充放电寿命长(其充放电次数可达到45-50万次左右)③ 可提供很大的放电电流。

④ 较强的充放电能力;超级电容可以在大电流下,数十秒或者数分钟内快速完成充电。

⑤ 工作温度范围宽:超级电容正常工作温度范围为-40~+70℃,相反,若蓄电池在低温或者高温环境下将很难正常工作。

⑥ 产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源。

⑦ 充放电回路简单:在标称电压下,其可以充电到任何电位,并且可以全部放电。无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护。

⑧ 安全可靠性高:失效时相当于开路,而且过电压不会被击穿。

核心标的:新筑股份,江海股份,深科技,思源电气,亿纬锂能,$火炬电子(SH603678)$,法拉电子,坚瑞沃能,长安汽车

原料-电解电容器纸:凯恩股份

原料-石墨烯:康盛股份

原料-电容器钽丝:$东方钽业(SZ000962)$

新能源汽车:电动汽车在启动和加速时需要的电流很大,冲击电流过大会损坏蓄电池或燃料电池,缩减其使用寿命。而电动汽车执行制动的过程需要能量比较少,导致蓄电池储能利用率非常低。基于电动车的特点,可使用超级电容器和蓄电池或燃料电池结合方式,来减少对电池的损害,延长其使用寿命,而且还可提高制动能量的回收利用率,保证了电动车实用性、可靠性,节省了燃油

参考文献:

[1] 彭情, 韦穗林, 潘元忠,等. 电力电子技术在电力系统及智能电网发展中的地位与作用[J]. 轻工科技, 2015(3)

[2] Li, Y.,Vannorsdel, K. R.,Zirger, A. J. et al.Current Mode Control for Boost Converters With Constant Power Loads[J].IEEE transactions on circuits and systems Regularpaper,2012.59(1)

[3] 仝真. 基于超级电容的直流UPS不间断电源研究[J]. 科技资讯, 2012(13)

[4]王洪礼, 何志琴, 李德菊. 超级电容器与蓄电池性能的比较分析[J]. 现代机械, 2013(3)

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