客观日本

贵弥功推出兼具高输入输出特性和高能量密度的蓄电器件

2019年03月13日 电子电气
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车辆的减速能量再生系统采用的蓄电器件主要是二次电池(充电式电池)和双电层电容器。二次电池单位体积的能量密度比较高,但蓄电机制利用的是化学反应,因此无法实现高输入输出特性,现有的液态锂离子电池无法完全消除起火事故的风险。而采用活性炭的双电层电容器(EDLC,也叫“超级电容”)虽然具有优异的输入输出特性,能有效进行能量再生,但存在单位体积的能量密度较低的问题。

日本贵弥功(Chemi-Con)公司新开发了一种混合电容器,负极采用面向电容器做了调整的钛酸锂。与双电层电容器相比,能量密度大幅提高,同时,通过采用薄膜涂层电极等技术,还成功降低了电容单元的内阻。由此获得了稳定的充放电循环特性,作为适合减速能量再生系统的蓄电器件实现了实用化。

此次的开发成果不仅能用于减速能量再生系统,今后还有望利用其高输入输出特性和循环稳定性,应用于各种电器设备的峰值辅助及备用独立电源等。

<开发内容>

1.负极采用了纳米结晶钛酸锂(LTO)合成技术

此次开发的电容用钛酸锂拥有一维粒子尺寸为数十nm级的微细结构,是晶体边缘具有高导电性Magneli相氧化钛(Ti4O7)的复合材料(图1)。

贵弥功推出兼具高输入输出特性和高能量密度的蓄电器件

图1:纳米结晶钛酸锂材料的TEM照片

C倍率特性评估显示,这种纳米结晶钛酸锂在高倍率侧也拥有较高的实际容量,在材料水平就具有高输入输出特性(图2)。

贵弥功推出兼具高输入输出特性和高能量密度的蓄电器件

图2:纳米结晶钛酸锂材料的C倍率特性

2.作为混合电容器的特性

采用调整过的纳米结晶钛酸锂的混合电容器,其绕组单元实现了高电容和低电阻。单位体积的能量密度比贵弥功以往的双电层电容器产品高出191%(图3)。

贵弥功推出兼具高输入输出特性和高能量密度的蓄电器件

图3:验证用绕组结构单元的初期特性

充放电造成的单元容量劣化方面,循环充放电10万次后的劣化率不到10%,确认能长期维持稳定的特性(图4)。

贵弥功推出兼具高输入输出特性和高能量密度的蓄电器件

图4:验证用绕组结构单元的循环特性

文 JST客观日本编辑部

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