鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)(EV)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。它們已經(jīng)成為一種可持續(xù)交通工具，但距離電動(dòng)汽車(chē)的最終愿景還有很大差距。工程師和嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)人士正在通過(guò)超電容器尋找改進(jìn)的電源。專(zhuān)家們認(rèn)為，超電容器是解決現(xiàn)代電池負(fù)面問(wèn)題的方案，如壽命周期和充電速度。那么，這究竟有多真實(shí)?

超電容器能為電動(dòng)汽車(chē)帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)?

傳統(tǒng)電池的問(wèn)題是廣泛采用的一大擔(dān)憂(yōu)，因?yàn)檫@導(dǎo)致人們對(duì)電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的效能產(chǎn)生懷疑。電動(dòng)汽車(chē)使用超電容器比大多數(shù)新技術(shù)更易于實(shí)施，因?yàn)樗鼈円言诨旌蟿?dòng)力汽車(chē)中應(yīng)用。因此，電動(dòng)汽車(chē)將因這些優(yōu)勢(shì)而在環(huán)保交通方面獲得更大的穩(wěn)定性。

快速充電和循環(huán)壽命

電動(dòng)汽車(chē)電池的充電時(shí)間各不相同，但仍然不如燃油車(chē)加油幾分鐘的便利。最近的研究證明了它們能夠防止直接涌入負(fù)荷，這會(huì)損壞電池。同時(shí)，它們可以在再生制動(dòng)過(guò)程中儲(chǔ)存回收的能量，提升充電速度和續(xù)航里程。電子助力轉(zhuǎn)向等外圍功率應(yīng)用，以及輔助制動(dòng)，增強(qiáng)了這一點(diǎn)。

長(zhǎng)壽命周期

評(píng)估表明，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，超電容器可能擁有無(wú)限的壽命周期，盡管有其他建議報(bào)告稱(chēng)大約為一百萬(wàn)次循環(huán)。使用智能負(fù)載預(yù)測(cè)系統(tǒng)可驗(yàn)證配置保持精確，電壓保持穩(wěn)定，功率水平繼續(xù)在峰值性能狀態(tài)。它節(jié)省了司機(jī)反復(fù)購(gòu)買(mǎi)電池和維護(hù)的費(fèi)用。它們的高能量?jī)?chǔ)存密度也對(duì)此有所貢獻(xiàn)。

更低的環(huán)境影響

鋰離子和其他電池在其價(jià)值鏈的開(kāi)始階段就以巨大的環(huán)境影響而聞名。雖然電動(dòng)汽車(chē)的生命周期減輕了其不利影響，但在原材料提取和能源使用方面的生態(tài)損害仍然顯著。

電動(dòng)汽車(chē)的超電容器通過(guò)靜電方式而非化學(xué)方式儲(chǔ)存能量，提供了一種無(wú)毒的替代方案。此外，它們的延長(zhǎng)壽命周期提高了生命周期評(píng)估，使其在壽命結(jié)束時(shí)更少浪費(fèi)。

溫度控制

鋰離子電池的過(guò)熱問(wèn)題一直是個(gè)關(guān)注焦點(diǎn)，以至于各種可疑和準(zhǔn)確的可燃性問(wèn)題損害了它們的聲譽(yù)。超電容器通過(guò)更有效的溫度管理克服了這些負(fù)面新聞。即使在極端條件下，超電容器也能保護(hù)電動(dòng)汽車(chē)組件免受與不穩(wěn)定溫度相關(guān)的性能問(wèn)題的影響。

防止波動(dòng)對(duì)于維持動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)至關(guān)重要，并影響其他關(guān)鍵效率指標(biāo)。一些新的即插即用超電容器可以在-40攝氏度到65攝氏度之間工作，甚至可能達(dá)到更高的溫度。超電容器的低阻抗和缺乏化學(xué)反應(yīng)使電動(dòng)汽車(chē)的冷卻需求成本更低。

超電容器實(shí)施的挑戰(zhàn)

超電容器并不是一項(xiàng)新發(fā)明。工程師們已經(jīng)在工業(yè)、能源甚至可穿戴技術(shù)中使用了幾十年。如果超電容器對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展如此有前景，為什么它們還不是電動(dòng)汽車(chē)制造的金標(biāo)準(zhǔn)?

現(xiàn)存電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)注點(diǎn)

除了超電容器的獨(dú)特缺點(diǎn)外，所有與電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)的采用問(wèn)題也適用于超電容器。只有當(dāng)對(duì)電氣化的普遍興趣激增時(shí)，對(duì)新電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的投資、開(kāi)發(fā)和關(guān)注才會(huì)展開(kāi)。如果政府和企業(yè)增加對(duì)公民和商業(yè)實(shí)體的興趣，那么更多的超電容器實(shí)施將隨之而來(lái)。

成本

制造超電容器電動(dòng)車(chē)的成本高于標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。雖然制造商會(huì)對(duì)此進(jìn)行投資，但成本將轉(zhuǎn)嫁到消費(fèi)者身上，顯著阻礙其普及。

這促使研究人員調(diào)查在汽車(chē)生命周期中節(jié)省成本的機(jī)會(huì)。專(zhuān)家們研究了使用超電容器在公共交通中優(yōu)化與加油和充電基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的成本。多能源管理解決方案是答案，使運(yùn)營(yíng)成本降低了46.48%。

電壓限制

超電容器的工作電壓較傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)低。如果汽車(chē)制造商和工程師想要用超電容器改裝現(xiàn)有設(shè)計(jì)，則可能需要重新配置或電壓轉(zhuǎn)換器。鑒于超電容器旨在簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)，這可能使車(chē)輛結(jié)構(gòu)變得比其需要的更復(fù)雜。

較低的能量密度和儲(chǔ)存容量

鋰離子電池因其化學(xué)基礎(chǔ)而每重量?jī)?chǔ)存更多能量。盡管再生制動(dòng)和其他電力輔助功能可以延長(zhǎng)其續(xù)航里程，低能量密度仍導(dǎo)致較短的續(xù)航里程。同樣，由于超電容器以短時(shí)間內(nèi)釋放能量，其儲(chǔ)存能力也有限。

因此，擴(kuò)展儲(chǔ)存是研究的優(yōu)先事項(xiàng)。一個(gè)例子依賴(lài)于機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了一種新的超級(jí)電容器材料，其儲(chǔ)能能力是常規(guī)變體的四倍。多孔碳可能是增強(qiáng)電容的下一個(gè)大事件。

影響電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用

幾家公司正在試驗(yàn)電動(dòng)汽車(chē)中超電容器的應(yīng)用。隨著這些實(shí)體成為思想領(lǐng)袖，它們可能會(huì)激發(fā)超電容器在整個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用。誰(shuí)是一些最具影響力的推動(dòng)者?

瑞士初創(chuàng)公司Morand正在通過(guò)其創(chuàng)新的混合超電容器技術(shù)解決能量?jī)?chǔ)存問(wèn)題，這一技術(shù)非常適合通勤電動(dòng)車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)。它在兩分鐘內(nèi)充電至98%，擴(kuò)大其型號(hào)的生產(chǎn)將努力與鋰離子競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的價(jià)格相匹配。

與丸紅公司和Skeleton Technologies的另一項(xiàng)合作希望擴(kuò)大超級(jí)電容器的市場(chǎng)推廣，以覆蓋更廣泛的受眾。該合作解決了超電容器傳播的另一個(gè)障礙，即組件獲取。最終，他們的工作可以將這項(xiàng)技術(shù)傳遞給歐洲和亞洲的汽車(chē)制造商。

雖然這些超電容器開(kāi)發(fā)商繼續(xù)進(jìn)行復(fù)雜的研究，寶馬、奧迪和豐田等汽車(chē)制造商已知在某些車(chē)型中實(shí)施了它們。它們已經(jīng)在制動(dòng)再生改進(jìn)和混合動(dòng)力設(shè)置方面進(jìn)行了嘗試，以觀察可能的進(jìn)步。一旦行業(yè)參與者與汽車(chē)制造商達(dá)成協(xié)議，到2028年市場(chǎng)可能達(dá)到2.394億美元的價(jià)值。

超越電動(dòng)汽車(chē)的超電容器

最近的研究發(fā)現(xiàn)將推動(dòng)超電容器進(jìn)入電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的新紀(jì)元。通過(guò)展示它們的全方位操作潛力，它可能改變社會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)潛力的假設(shè)。正如鋰離子電池不是電池發(fā)展的終點(diǎn)，超電容器也不應(yīng)是。改進(jìn)應(yīng)該激勵(lì)工程師和汽車(chē)專(zhuān)家繼續(xù)探索改進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的方法，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的未來(lái)。