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一:市场规模:
针对未来电动汽车大发展的机遇,现在大家都在拼命研发磷酸铁锂的汽车动力电池,但按照技术发展,由于磷酸铁锂动力电池的固有缺陷,预计在未来2~3年,磷酸铁锂动力电池会被逐渐淘汰。现在的汽车动力电池主要有以下四种:
A:最低档: 铅酸电池 能量密度0.03~0.05度/kg,太低,污染重,只能用在现在的电瓶自行车。
B:低档: 镍氢电池,0.1~0.2度/kg, 价格昂贵,行驶很短60~80km,电动汽车上没前途。
C:高档: 磷酸铁锂电池,0.40~0.50Ah/kg, 价格较贵,深圳比亚迪电动汽车已经能实现一次充电行驶350~400km. 但安全风险较大。
D:超高档: 超级电容动力电池,1~2度/kg,价格便宜,会成为动力电池的主流。
(1) 高耐压超级电容动力电池: 和镍氢电池/磷酸铁锂动力电池相比,超级电容动力电池更具有优势,
① 能量密度高: 300~1000Ah/kg,是镍氢电池的5~10倍,磷酸铁锂的3~5倍
② 不经过电能/化学能的转化损耗,电能利用率高达95%
③ 安全: 不存在易燃易爆物质,不会爆炸
④ 经久耐用: 10~50万次的充电循环,确保使用寿命≥10年
⑤ 价格便宜: 预计只有镍氢电池的20%,磷酸铁锂的30%~40%。
2-2:市场:
(1)汽车动力电池:
现在的动力电池很昂贵,接近20000元/辆,只有大幅降低电池成本,电动汽车才会大规模普及,镍氢电池和磷酸铁锂电池的原料成本很高,是很难普及的。
国内市场: 从2010年,按纯电动汽车国内销量200万量计算,每辆20000元的动力电池,总计
2,000,000辆 * 20000元= 16* 1010元 = 1600亿元
出口国外汽车公司:
(2)电动自行车: 和现有的48V/20Ah铅酸电瓶的40~50km路程相比,超级电容动力电池可以使一次充电的行程达到200km,和铅酸电瓶竞争优势太强了,完全淘汰摩托车,但需要研发配套的稳压稳流电路,使电机转速稳定。
电动自行车的电瓶可以较小,预计在1000元左右,估计市场规模:
300万辆 * 1000元/辆 = 30亿元
(3) 家用太阳能发电储存电池:
建立一个太阳能家用发电系统,屋顶太阳能发电后被储存到超级电容电池,储存的电能经过稳压装置供应家庭独立的供电。
现在太阳能光伏电池较贵,一旦技术进步后价格大幅下降,家用太阳能发电系统就会向太阳能热水器一样普及。
(4) 家用省电器: 一般家用耗电在5~10度/天,利用分时电表差价,在下半夜半价时充电储存5~10度电,白天放电使用,节省一半的电费。市场需求应该很大。
(5) 变电设备的意外启动电源
(6) 风力发电的电源储存
我们正在发展一种高电压的超级电容动力电池,性能远远比磷酸铁锂动力电池优异。由于采用了全球独创的新型固体功能材料,实现了超级电容的超高容量和高耐压。
这种高耐压超级电容电池具有如下的技术优势
(1)充电速度快:由于不存在电能转化化学能的化学反应,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;
(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达10万次~50万次,没有“记忆效应”;
(3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
(4)功率密度高,可达300AH/kg~1000AH/kg,相当于磷酸铁锂电池的5~10倍;
(5)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;使用的原料都是廉价金属。
(6)充放电线路简单,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;
(7)超低温特性好,温度范围宽-50℃~+170℃;
(8)检测方便,剩余电量可直接读出;
(9)单节容量范围:1000F--6000F 。
(10)高耐压: 能耐电压≥300V。
(11)只要稳定电压,没有过充电损害电池。
一:超级电容动力电池的储存能量:
我们可以如下计算超级电容动力电池的储存电量功率:
1-1:永不磨损超级电容动力电池的技术标准:
充入电压:220v
电容量: 200F/kg
1-2:单节满容存储电能:
储能公式Q=1/2*CU2
重量: 接近1.0kg
Q= 1/2*CU2 =1/2* 200F * 220V = 4.84*106J= 1.34度/kg
实际放电量95%,到开路电压48V
Q= 6.7 * 95% *48V =~1.2度电。
按照现在电动汽车耗电量测试结果15度电/100公里,60节的电池组并联,一次充满电可以行驶≥400公里。
二:和现有超级电容的比较:
国内锦州百纳也生产超级电容,但他们都是电解电容器,由于电解电容器容易击穿,电解质有腐蚀性,容易老化,耐压很低仅仅2.7V,无法实用于汽车动力电池。2008年上海张江开行了国内第一辆超级电容公交车,由于他们采用的是超级电解电容,存在的优点和问题很多。
2-1: 缺点:
(1)超级电容耐电压太低,储电量不够: 电池组只有≤10度的电量储存,公交车测试耗电量1.4度/km,行驶里程太短。
(2)电解电容器漏电流很高,夏天经常故障: 电解电容高温下漏电流大幅增加,容量下降。按照漏电流温度曲线,电解电容已经接近技术极限,很难再提高了。
(3)单个电容量不大: ≤1000F
(4)耐压太低:国内全部是0.9V~2.7V,根据电量公式Q=CU,电容的充电量和电压/电容值最显著,提高充电耐压能大幅提高电容储电量。
2-2:优点:
(1) 电容汽车制动性能优异
(2) 安全环保
2-3:永不磨损超级电容动力电池:
(1)没有电解质,采用新型固体功能材料,由于介电常数达到≥30000,比电解电容大幅提高电容量。
(2)高耐压: 可以基本实现220V电压充电,击穿电压更高。
(3)不磨损:
(4)安全: 内部没有易燃易爆物质和侵蚀性物质。
A:最低档: 铅酸电池
B:低档:
C:高档:
D:超高档: 超级电容动力电池,1~2度/kg,价格便宜,会成为动力电池的主流。
(1)
①
②
③
④
⑤
电动自行车的电瓶可以较小,预计在1000元左右,估计市场规模:
(3)
(4)
(5)
(6)
这种高耐压超级电容电池具有如下的技术优势
(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达10万次~50万次,没有“记忆效应”;
(3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
(4)功率密度高,可达300AH/kg~1000AH/kg,相当于磷酸铁锂电池的5~10倍;
(5)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;使用的原料都是廉价金属。
(6)充放电线路简单,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;
(7)超低温特性好,温度范围宽-50℃~+170℃;
(8)检测方便,剩余电量可直接读出;
(9)单节容量范围:1000F--6000F 。
(10)高耐压:
(11)只要稳定电压,没有过充电损害电池。
我们可以如下计算超级电容动力电池的储存电量功率:
1-1:永不磨损超级电容动力电池的技术标准:
1-2:单节满容存储电能:
储能公式Q=1/2*CU2
重量: 接近1.0kg
2-1:
(1)超级电容耐电压太低,储电量不够:
(2)电解电容器漏电流很高,夏天经常故障:
(3)单个电容量不大: ≤1000F
(4)耐压太低:国内全部是0.9V~2.7V,根据电量公式Q=CU,电容的充电量和电压/电容值最显著,提高充电耐压能大幅提高电容储电量。
(1) 电容汽车制动性能优异
(2) 安全环保
2-3:永不磨损超级电容动力电池:
(1)没有电解质,采用新型固体功能材料,由于介电常数达到≥30000,比电解电容大幅提高电容量。
(2)高耐压: 可以基本实现220V电压充电,击穿电压更高。
(3)不磨损:
(4)安全:
















