中国研成高能镍碳超级电容器 可用于潜艇和航天

资料图：德国U214型潜艇拆开外壳检修电池

　　新华网消息：能源短缺不仅是地方、也是军队面临的难题之一。中国工程院院士、个体防护专家，原总后军需物资油料部副部长周国泰在接受新华网专访时表示，在世界性能源紧张的今天，新能源在军事领域应用前景广阔。

　　“目前一些新型电池能源已经在部分部队投入使用，而且具有良好的性能。”周国泰说。作为中国超级电容电池的领军人，周国泰领衔研发的高能镍碳超级电容器不仅可以解决电动汽车动力问题，也可以应用于潜艇、航天，甚至新型飞机、导弹上，有效缓解能源紧张问题。

　　作为总后物资油料管理的负责人之一，周国泰表示，解放军已经对一些新型油料展开研究。“能够兼容汽车、坦克、军舰、飞机的通用油料，我们正在进行研究，一些高能量的燃料，我们也有团队进行技术攻关。”

　　随着军事能源战略需求日趋攀升，世界各国军队无不对能源危机保持高度的预警。各国都开始逐步减少对传统石油的依赖，筹划新能源科技战略。

　　据媒体报道，英国航空航天系统公司（BAE）目前正致力于研制新一代节能环保的“绿色武器”，主要包括可制造肥料的炸药、电能驱动的战车，以及太阳能无人机等。英国国防部也公开宣称，正在努力研发利用工业化藻类和微生物产生的氢作燃料的无人机，利用野草提炼的合成燃料驱动的军舰和坦克。

　　意大利、加拿大等国军方目前也都在研制不依赖液体燃料的武器装备。据英国《飞行国际》所载通报，意大利的首架太阳能无人机已试飞成功。该机在机翼蒙皮上黏合了一个长达2米的单晶硅太阳能电池阵列，还装有可充电的锂电池。

　　美国近年来也推出了一系列新能源科技的战略规划。2011年6月，美国防部发布了首个关于作战能源建设的文件《作战能源战略》，首次提出“能源是一种战斗力”。根据美国防部公布的2013财政年度作战能源预算案，2013财政年度将投入16亿美元用于作战能源，163亿美元用于购买燃料。

　　相关资料

　　高能镍碳超级电容器

　　简介

　　2011年9月1日我国高能镍碳超级电容器在天津研制成功，取得了我国纯电动车动力电源研究的重大突破。这种新型结构的高能镍碳超级电容器由中国工程院周国泰院士领衔的科研团队历时3年刻苦攻关成功开发的。经检测试用显示，超级电容器具有能量密度大、功率密度高、充放电效率高、高低温性能好、循环寿命长、安全环保、性价比高等诸多特点，有效解决了国内电动汽车电源技术瓶颈问题。推广使用后，将大大缓解由汽车尾气造成的城市大气污染，降低综合运营成本。经专家鉴定，该技术达到国际先进、国内领先水平，取得了纯电动车动力电源领域的重大突破。

　　用途与特点

　　其奥秘在于采取了综合性能平衡设计思路，巧妙地将活性碳材料引入镍氢电池负极，即一个电极采用电极活性碳电极，而另一个电极采用电容电极材料或电池电极，实现了普通超级电容器与电池结合为一体，从而兼有一般超级电容器和蓄电池的优异性能。

　　高能镍碳超级电容器是一种军民两用的新型动力电源。可解决解决电动汽车动力问题，还可在水面舰艇、潜艇、新型飞机、导弹以及航天领域中应用。该产品的研发成功将会对电动车产业发展带来深刻影响。这一产品集镍氢电池能量密度和电容器功率密度优势于一身，按照国家标准检测，循环寿命达5万次以上，搭载该电容器的智能搬运车实际充放电次数达1万次以上，使用温度范围从零下40摄氏度至零上70摄氏度。产品整车搭载测试结果显示：该超级电容的特性在纯电动车辆上得到充分体现，在保证一定续驶里程的基础上，可实现大电流快速充电和超长的循环使用寿命。

　　开发新型动力电源

　　2010年，天津市政府引进中国工程院院士周国泰领衔的科研团队，开发新型动力电源产品，在解放军军事交通学院建成超级电容实验室，经过刻苦攻关，在已有基础上，取得了纯电动车动力电源领域的重大突破。周国泰院士及团队采取综合性能平衡设计思路，提出了一种“内并式”超级电容器结构方案，将活性碳材料引入镍氢电池负极，使超级电容器与电池结合为一体，开发出高能镍碳超级电容器并已完成中试。

　　整车搭载测试

　　为探索高能镍碳超级电容器产品在新能源汽车上的适应性，天津市组织了整车搭载测试，周国泰院士团队与南车集团合作开发了高能镍碳超级电容纯电动大客车，与天津一汽夏利公司和天津松正电动汽车公司合作开发了高能镍碳超级电容轿车，同时还在纯电动中巴车、电动自行车、便携式红光辐照仪上配装试用。

　　技术突破

　　加大材料的比表面积

　　传统电容，100年前就发明了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。

　　超级电容器，就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大比表面积，使储电量大幅增加。

　　正负极的材料结构

　　电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其比容量比传统电容高得多。超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。

　　性能优势

　　安全稳定

　　超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放在火上烧，即使不锈钢外壳烧红，也不会发生爆炸。

　　使用方便

　　超级电容器，可用1500A，甚至3000A的大电流充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。

　　性价比高

　　超级电容器，可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万-50万次，而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验，公交车装上超级电容器充电后，乘坐满员，上了高速路，时速120公里，一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车，瞬间可大提速，时速可达130公里。

　　以锂离子电池为例，与超级电容器比，锂离子电池成本7万元，充电2000次，每充电1次按行驶100公里算，20万公里就要更换电池；超级电容器，也按充电1次行驶100公里算，可充电5万次，甚至可达10万次、50万次，超级电容器的价格不高于锂离子电池。超级电容器回收后，对材料再激活处理后还可以使用。综合成本将会大大降低。