超级电容为什么不能代替电池,超级电容长期和电瓶并联可以吗

首页 > 数码 > 作者:YD1662023-04-15 08:11:02

2.7V3000F超级电容技术参数,功率密度数据与单位都是错的

五、超级电容是否能用于电动小汽车

它是否能替代电动汽车动力电池,解决续航里程;或给汽车的动力电池快速充电,解决快充时市政电网无法承受快充时负荷峰值的大难题?

答案是:都不行!

例如要获得电动汽车使用的500V电压,需要多达185只2.7V的超级电容串联,串联后总电容量却只有C=3000/185=16.2F。

电动车要达到1000公里续航,按已经很理想的150kWh电量计算,需要5万只电容串并联一起才行(150/0.0030375)。每只电容大小为直径61mm,高度138mm,把5万只超级电容捆绑在一起,外形大小至少为50000*0.061*0.061*0.138=25.67米³,相当于一个边长近3米的立方体!实际上会更大。

电容的基本原理,注定了它的单位体积储能量没法与电池比。

这个超级电容每只市价大概18元,组成150度电的超级电容组的话,5万只超级电容成本就要90万元!

即使支撑小汽车续航100公里,采用超级电容组供电,电容组体积也有0.3立方米,电容就要9万银子,死心了吧?

现在问一下,体积、成本、重量等几座不可能解决的大山压着,还有人敢打主意用超级电容来给电动小汽车充电,或用来峰谷储电不?

六、超级电容为何能替代动力电池用于超级电容有轨电车?

超级电容自放电比锂电池快得多,只适宜很快充满且马上使用。例如深圳龙华那个示范性轨道超级电容电车,能搭载300多人,每经停一个车站上下乘客时,同步插入充电坞马上快速充电,30秒以内(实际测试为15秒)就能充满电,然后行驶1分钟左右到达下一个车站再次充满电,每次行驶时间都很短,才能发挥超级电容的突出优点。

超级电容为什么不能代替电池,超级电容长期和电瓶并联可以吗(5)

其实计算电动汽车电池组容量,只需要获得每百公里或每公里需要多少度电即可,不用理会它究竟是300V还是500V的动力电池组,那是厂家的事。因为多少度电就是电压、电流与时间的乘积,就代表了需要多少个特定容量的小电池,不管这些电池怎么串联或并联,都不会影响容量计算结果。

例如一部超级电容有轨电车,每站距离最长1公里,每1公里需要3度电的话(预计要3度电很高了,电动小汽车每1公里只需要0.15度电左右),电容组只需要区区3度电容量。这样只需要2.7V3000F超级电容1000多个而已!体积只有1000*0.061*0.061*0.138=0.51米³,比想象中小巧得多了吧?

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轨道超级电容电车

不过,如果是3度电的锂电池组,还真驱动不了长电车以可以接受的70公里时速走1公里。因为锂电池功率密度不够(只有2KW/Kg,3度电要173只21700锂电池,每只电池73克,合计输出功率才25.26kW),无法达到那么大的输出功率,只能以很低的速度,以更长的时间走完1公里。超级电容组却可以,就是因为它巨大的功率密度(50倍,超过1250kW),能够以很大的电流,也就是很大的功率放电,以可以接受的70公里时速走完1公里。

当然,考虑到超级电容充电和放电时,也照样会发热,实际配置时,会使用更多一些超级电容,留有一定的余量。如下图国外的超级电容电车使用的超级电容组情况,也印证了驱动那么大那么重的电车,超级电容组只需要区区1300个超级电容,合计2.3度电的储电量,却能输出1000kW的功率,而同样2.3度电的锂电池组却绝无可能输出那么大的功率(与上面的计算结果基本一致)。

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国外超级电容电车数据

但3度电的锂电池和3度电的超级电容组,两者做的功却是基本一样的,也就是放电时消耗的电量(度数)基本一样,经历的时间不同而已,这就是功率与储电量的区别的最生动说明。

另外,一条这样的超级电容有轨电车线路,没几部车同时在运行,同时充电的话,加上电车设计有刹车能量回收装置,超级电容吸收储存回收能量能力远比锂电池强悍,电网完全能够支持快充峰值负荷。

但如果线路多了,车辆多了,充电峰值负荷太大的话,电网还是无法支持,电网年发电量充足也没用。这两者是不同的需求,加上车站设置条件严苛,与公交站完全不同,也注定超级电容电车无法全面推广,只能局部示范使用。

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