Ioxus Inc.日前發(fā)布了一種重大的電池結(jié)構(gòu)改良,，將有助于縮減半導(dǎo)體和電池技術(shù)之間的差距──傳統(tǒng)電池技術(shù)由于必須依賴無法改變的化學(xué)反應(yīng),，成長腳步一直落后于半導(dǎo)體,。
與采用主電池儲能的方式不同，他們僅根據(jù)個別設(shè)備的需求,，分別饋送少量電能給這些設(shè)備－－這種嶄新的混合式電容器/電池僅針對鄰近設(shè)備的當(dāng)前電能用量儲存足夠使用的能量,。Ioxus Inc.表示，通過定義一種全新的分布式能源架構(gòu)(distributed-energy architecture),，該公司已經(jīng)解決了“電池問題”,。
“在許多應(yīng)用中，我們的混合型超電容器(hybrid ultra-capacitors)都優(yōu)于傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu),，”Ioxus聯(lián)合創(chuàng)辦人兼副總裁Chad Hall說,。“當(dāng)你需要少量或后備電源，我們便能提供可滿足這些需求的解決方案,，而且完全沒有使用傳統(tǒng)電池時會遇到的問題,。”
傳統(tǒng)架構(gòu)的超級電容(雙層電容)原理圖
該技術(shù)的適用領(lǐng)域包含了從簡單到極復(fù)雜的應(yīng)用。舉例來說,，一個簡單的手電筒,，只要用混合超電容器，就能在短短20秒內(nèi)充飽可用2小時的電量,。而一個復(fù)雜的汽車再生剎車系統(tǒng)(regenerative braking system)也能改用混合超電容器，在每次剎車和停下來時進(jìn)行充電,，而后,，當(dāng)你踩下油門便可重新啟動汽車──這可望消除所有因汽車的停止和啟動所造成的污染,。
在汽車應(yīng)用中，這種混合電容器能夠以更具成本效益的方法,，嵌入在汽車的各個不同應(yīng)用中,，它能夠儲存較少量的能源，為汽車的供電指示LED燈,、車載電腦,、電動車窗、電動門鎖以及安全系統(tǒng)提供所需電力,。而當(dāng)汽車的主電池完全失效時,，所有由混合式超級電容器提供電力的系統(tǒng)仍能順利運作。此外,，Ioxus公司也估計,，若電動汽車采用這種分布式的混合式超級電容器，來取代原有單一大型集中式電池的設(shè)計,，將能減少約20～30磅(約9～14KG)的重量,。
市場上也有少數(shù)其他廠商聲稱擁有類似于Ioxus的混合動力超電容器，但這些產(chǎn)品都缺乏Ioxus的獨特整合特性,。例如,，Evans Capacitor Co.公司推出了具備更高電壓的低能量混合電容器，但與Ioxus的混合型超電容器相比,，它更類似于一種獨立型超電容器,。而JM Energy Corp.公司也開發(fā)了“鋰離子電容器”，但同樣的,，與Ioxus的混合型超電容器相比,，它更像是一個鋰離子電池。Ioxus也強(qiáng)調(diào),，該公司擁有的知識產(chǎn)權(quán),，使其產(chǎn)品的運作效能更優(yōu)于Evan和JM Energy的產(chǎn)品。
“混合式超級電容器”如何工作,？
Ioxus的混合型超電容器結(jié)合了一種在分隔的絕緣板上累積電荷的電容器架構(gòu),，以及化學(xué)儲存的鋰離子電池。這個采用與鋰子電池相同化學(xué)品的混合型超電容器,，將這些化學(xué)品分散到固態(tài)電極的表面,，而不是將這些化學(xué)品嵌入到多孔電極中──這種緩慢的“插入”(intercalation)過程是進(jìn)行充放電時所必要的。
因此,，Ioxus的混合超電容器可以在幾乎任何速率下進(jìn)行充電和放電,，這使其能夠依照應(yīng)用所需，去耗盡及釋出大量或微小的電流。只有一個缺點：它們無法儲存像傳統(tǒng)電池那樣多的電量,，而且無法長久儲存,，不過，分布式架構(gòu)可以補(bǔ)償這些缺陷,，Ioxus表示,。
內(nèi)置鋰離子電池的Ioxus混合超電容器采用分布式儲存架構(gòu)，其運作效能甚至比該技術(shù)本身更加優(yōu)良
“混合電容器可用來添加在需要供給能源的地方,，”Hall說,。“他們能儲存比單一型超電容器更多的能量，而且,，與鋰離子電池相比,，它可承受幾乎無限量的充放電循環(huán)次數(shù)。”
混合型超電容器無法儲存和鋰離子電池一樣多的電量,，但它們可儲存的電量大約會比單一型超電容器多出一倍,，再加上幾乎無限次數(shù)的充/放電循環(huán)特性。大部份的鋰離子電池僅有數(shù)百次的充/放電周期,，而一些強(qiáng)調(diào)長效應(yīng)用的版本,，其充/放電次數(shù)也局限在數(shù)千次。但混合型超電容器的充/放電次數(shù)通常是其產(chǎn)品壽命的好幾倍－－Ioxus的測試顯示其產(chǎn)品充放電過期可超過2萬次,。
混合型超電容器還可提供比當(dāng)前最強(qiáng)大的電池更高的即時啟動電源──高達(dá)每千克5kW,，其他更高價的電池可能僅能達(dá)到3kW/kg。Ioxus還聲稱,，其混合型超電容器的能源效率可達(dá)95%,，而最好的鋰離子電池則僅有70%。