电容器开始被汽车全面采用,LIC作为可再生能源用途步入量产

2011-12-28 20:07:15来源: 日经制造

  随着汽车的低燃耗化趋势不断增强,可快速充放电的电容器的量产及采用步伐日益加快。

  马自达就为“第42届东京车展2011”上展出的概念车“雄(TAKERI)”配备了使用电容器的减速能量再生系统“i-ELOOP”(图1)。i-ELOOP由10个双电层电容器(EDLC)*1单元、发电机及DC-DC转换器组成。可在减速时将发电机所发电力储存在电容器中,提供给电装品或为电池充电。据该公司介绍,通过减轻用来发电的发动机负荷,有望使燃效提高10%左右。大发计划将该系统配备在2012年上市的市售车上。

 
图1:马自达的减速能量再生系统“i-ELOOP”的EDLC与概念车“雄”
减速时可储存发电机所发电力的EDLC(a)。在第42届东京车展2011上展出了配备i-ELOOP的概念车“雄”(b)。

  *1 双电层电容器:由活性炭电极与电解液构成的蓄电装置。通过电解质离子以物理方式在电极表面吸附及脱离来进行充放电。

内部电阻只有原来的1/3


图2:日本Chemi-Con公司开发的低电阻EDLC
i-ELOOP配备的“DLCAP”系列的新产品。特点是电阻小、输出密度高,而且可在70℃下保证正常运行。

  i-ELOOP采用的EDLC作为日本Chemi-Con公司的“DLCAP”系列新产品,是为了在汽车上配备而开发的。形状为直径40mm、高150mm的圆筒形,特点是内部电阻减至该公司原产品的1/3,而且耐热性较高(图2)。如果内部电阻低,充放电时的热损失就会相应减少,从而可以实现更快速的充放电。

  据Chemi-Con公司介绍,内部电阻的削减是通过调整作为电极的活性炭之间的接触、活性炭与集电体的接合部以及端子与电极等的接合部,并减小接触电阻和结电阻而实现的。

  Chemi-Con公司以前就采用高温下也不会产生有毒气体且耐热性高的碳酸丙烯酯作为EDLC的电解液。而欧洲厂商等则使用电阻低但高温下会产生有毒气体的乙腈。Chemi-Con的EDLC以前存在电阻大的难点,而新产品“实现了不逊色于乙腈用品的低电阻”(该公司)。而且,还将汽车用途要求较高的耐热性提高到了70℃,因而可配备于发动机舱内使用*2。

  *2 普通EDLC为60℃左右。

  因马自达将正式采用,Chemi-Con公司打算从2012年开始量产新产品。今后将把新产品作为主力产品扩大EDLC业务。计划分阶段扩大产能,加上原有产品的产量,2013年将确立月产48万个的生产体制,相当于现有产能的2.6倍。目前DLCAP业务的年销售额估计在几亿日元左右,该公司力争在2015年度之前使其扩大到100亿日元。

大发也在自主开发电容器

  紧随即将全面采用的EDLC之后的是,容量比EDLC还要大的锂(Li)离子电容器(LIC)*3。大发工业在东京车展上公开了大容量电容器“百万存储电容器”(图3)。尽管未公开容量及材料等详情,但该公司称“能量密度为普通EDLC的10倍”。据大发介绍,此次以LIC为基础,通过将正极电压提高至近5V,提高了能量密度。该产品由大发与山口大学的森田昌行教授共同开发。

图3:大发工业在东京车展上展出的大容量电容器
以LIC为基础开发而成。实用化时间等未定。

  *3 锂离子电容器:将EDLC的负极替换为碳等,并预先注入锂离子的装置。能量密度高于EDLC。

  一般来说,正极电压提高后,蓄电容量也会增加,反复充放电后,劣化的正极材料会积存起来,导致性能下降。此次大发并未公开产品的详情,但称百万存储电容器采用某种方法补充了劣化的正极材料,从而防止了单元的容量劣化。

  新产品的制造也比LIC简单。据大发介绍,制造LIC时一般需要设置“预注入”工序为负极储存锂离子,而百万储存电容器不需要该工序。但目前该电容器尚处于单元试制阶段。应用于汽车的形态等尚未确定,今后大发打算在开发出模块之后“探索最适合轻型车的使用方法”(该公司解说员)。

  在车展上展出LIC的新神户电机就其技术自信地表示,“性能满足了汽车厂商的要求”(图4)。但LIC存在的瓶颈是价格太高。该公司认为,量产之后价格可降至现行产品的1/3左右,但“对于汽车来说仍然十分昂贵”(该公司解说员)。

  

图4:新神户电机的LIC
在东京车展上展出了圆筒形单元(左),以及在该单元的基础上附加控制电路的模块(右)。

  但不间断电源(UPS)等领域已有采用LIC的例子。而且LIC还作为可再生能源蓄电装置而备受期待,这方面的实证实验等也在推进之中。在此背景下,为了应对需求的扩大,厂商也在建立并强化量产体制。

  旭化成FDK能源设备(AFEC,总部静冈县湖西市)计划2012年确立规模达到目前2.5倍的年产2万5000个的体制。JM Energy公司(总部山梨县北杜市)也建成了生产扁平角圆筒型单元LIC的工厂,已从2011年11月开始试生产。今后将以年产量达到12万个为目标不断提高开工率。估计LIC将首先在可再生能源领域普及。


 

关键字:开始  汽车  全面  采用

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/1228/article_4929.html
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