“原來充電需要10個小時的電動自行車，現在僅需要3~5分鐘就可以充滿電。”近日，依托中國科學院青島生物能源與過程研究所建設的青島儲能產業技術研究院采用石墨烯基復合電極材料，開發出容量可控的鋰離子電容器器件。以石墨烯基復合材料制備而成的鋰離子電容器首次在電動自行車示范應用。
實現“充電式”軌道交通
“城際軌道1~2千米內，新型鋰離子電容器可滿足近距離運行，在乘客上下車的時候實現快速充電。”青島儲能產業技術研究院副研究員韓鵬獻表示，在軌道交通車輛啟動時，可以瞬間加速，在制動時，可以將能量加以回收儲存。大功率快速充放電是新型鋰離子電容器的優勢之一。
據韓鵬獻介紹，鋰離子電容器在需要大功率充放電場合，如高速鐵路、城際軌道交通等，可作為經濟型環保的電動車電源；在惡劣條件下，如極端寒冷條件時，可作為電動汽車、坦克車、軍用運輸車的冷啟動電源。這種電容器可以發揮出鉛酸電池及鋰離子電池無法比擬的快速充放電優勢，甚至在特殊場合下，還可作為快速能量補給裝置。
替代鉛酸電池搶占市場
據悉，青能所開發出單體150F、1000F、2000F、3500F等容量可控的鋰離子電容器，可根據不同的應用范圍設置不同的容量。比如150F可用于小型便攜式電動工具，2000F和3500F可用于電動車或城際軌道。
目前，常見的電動自行車、電動摩托車以及電動三輪車廣泛采用鉛酸電池作為為電源。“鉛酸電池最大的優勢在于生產工藝相對簡單，價格低廉，老百姓容易接受，而其缺點在于使用壽命短，充放電次數僅為500次左右，且充電時間可長達數小時。”韓鵬獻表示，除了充電時間過長，鉛酸電池在遭到腐蝕后會溢出含鉛重金屬和酸性物質，不但嚴重污染土壤和水源，對空氣環境等也會造成破壞，還會引發人體代謝、生殖及神經等方面的疾病。
在各個城市大力發展經濟型環保電動車輛的趨勢下，新型鋰離子電容器快速充電的優勢將不斷放大。其未來方向之一，將是替代現有的鉛酸電池，實現電動自行車的真正綠色環保。
延長續航時間更安全
“目前，鉛酸電池的市場價約為300~500元/塊，新型鋰離子電容器的價格與鋰電池相比差不多，大約為1000元/塊。”韓鵬獻表示，“采用新型鋰離子電容器作為電動車電源，相比于鉛酸電池，其綠色環保優勢突出，充電速度也得到明顯提升。”
據悉，鉛酸電池需要10小時左右方可充滿電，鋰離子電池的充電時間約為1~3個小時，新型鋰離子電容器僅需3~5分鐘即可，且其壽命長達數萬次，相比鉛酸電池(500次左右)和鋰離子電池(1000次左右)，長期使用的性價比優勢十分明顯。另外，與常規雙電層超級電容相比，新型鋰離子電容器的能量密度是其的10余倍，在替代雙電層超級電容器市場方面潛力巨大。
“我們正在與國內一些電動車企業洽談合作，初步定位于將新型鋰離子電容器作為電動車啟動電源以及經濟型環保電動自行車電源進行示范推廣，通過技術轉讓或參股形式進行規模化生產。”韓鵬獻表示，“由于新型鋰離子電容器的市場前景廣闊，不少企業都想搶占市場制高點。下一步我們將圍繞提高器件能量密度，解決惡劣工況條件下保持高性能等方面展開科技攻關，進一步提升該型電容器的技術水平，延長其續航時間的同時，提高在低溫環境下使用的安全系數。新型鋰離子電容器的性能提升后，再進一步降低生產成本，企業進行大批量生產后的利潤也會相對‘豐厚’。”
