美國一家初創(chuàng)公司ApogeePower最近表示，它已發(fā)現(xiàn)利用新式電容器技術(shù)大幅延長鋰離子電池壽命的方法。該公司使用一種合成材料和具有高導(dǎo)電性和耐腐蝕性的陶瓷涂層系統(tǒng)，當(dāng)它們與高導(dǎo)電性的電解液相結(jié)合之后，這種電容器產(chǎn)生的功率密度是普通鋰離子電池的100倍，能量密度是電解電容器的100倍。
該公司認(rèn)為，它的新型電容器技術(shù)可以顯著延長數(shù)字通訊產(chǎn)品中鋰離子電池的工作壽命，而且可以取代鋰離子電池中的鋁電解電容器和其它類型的電化學(xué)雙電層電容器(即超級電容器)，其主要目標(biāo)市場是手機、智能電話、數(shù)碼相機、手持GPS設(shè)備、PDA和筆記本電腦等。
Apogee推出的新型電容器具有較高的能量和功率密度，并具有較低的等效串聯(lián)電阻(ESR)和快速響應(yīng)的特點，主要用于為移動產(chǎn)品的電池提供高峰值電流。電化學(xué)雙電層電容器技術(shù)最初是為軍事應(yīng)用如彈藥?爆系統(tǒng)而開發(fā)的，它利用一個由導(dǎo)電陶瓷氧化物構(gòu)成的電極和高導(dǎo)電性的酸性電解液構(gòu)成。該公司稱，這樣可使其功率密度達(dá)到普通鋰離子電池的100倍。
該公司的首席執(zhí)行官KurtPfluger表示，目前這種技術(shù)可以用于各種消費電子產(chǎn)品和手持設(shè)備，因為這種電容器高度不到1mm，可以與現(xiàn)有的電池組封裝在一起。他說，相比之下，超級電容器不能與鋰離子電池組封裝在一起，因為它們的尺寸不夠小，而且它們不能提供數(shù)字產(chǎn)品在高峰脈沖電流期間所需要的電流。
我們可以比較一下這兩種技術(shù)。Apogee電容器的功率密度是500KW/liter，電壓范圍是1~100V，上升時間是5微秒。目前該公司在生產(chǎn)兩種標(biāo)準(zhǔn)外形的樣品，分別為15×15×1mm和20×20×1mm，額定電壓為4V。
相比之下，典型基于碳的超級電容器的功率密度為2KW/liter，電壓范圍為2.3~2.5V，上升時間為60,000微秒。Pfluger指出，除了尺寸較小以外，Apogee相對于超級電容器的一個關(guān)鍵優(yōu)勢在于它的上升時間小于5微秒，這使其特別適合為數(shù)字通訊產(chǎn)品提供電流。
ApogeePower的首席技術(shù)官K.C.Tsai表示，由于鋰離子電池在設(shè)備工作期間可能遇到高脈沖功率，所以它的電容下降迅速，而且每充電放電一次都會退化。這是鋰離子電池的壽命只有大約一到兩年，以及充電一次可支持的手機通話時間越來越短的主要原因。
Tsai解釋說，當(dāng)Apogee電容器與鋰離子電池一起使用時，該電容器供應(yīng)大部分高峰電流，從而可以延長電池壽命和手機通話時間。“我們的電容器可以為大量的數(shù)字產(chǎn)品提供高峰電流。它可以使工作時間延長15~45%，如果與能量密度更高的電池封裝在一起，可以使工作時間延長達(dá)40~80%。”
Pfluger表示，它還可以使電池壽命提高三或四倍。經(jīng)過20多個月的連續(xù)測試，Apogee公司已證明采用Apogee電容器的電池組的壽命超過2,300次充放電，電池容量保持86%以上，每次充電后平均通話時間為2.5小時。Pfluger表示，這相當(dāng)于可以在手機中使用10年。
該公司預(yù)測，這種電池組的壽命最終將超過4,000次充放電循環(huán)，電池容量保持80%。此外，利用電化學(xué)電容器的最大缺點是其ESR較高，特別是在需要高脈沖的情況下。新型電容器技術(shù)似乎解決了這個問題，它的ESR非常低。Apogee電容與手機電池封裝在一起，頻率為1kHz時，15×15mm版本的ESR為135mΩ；20×20mm版本的ESR為82mΩ。
另外，這種電容器還有一個附加好處就是更加環(huán)保。它使電池壽命延長，從而推遲了電池的報廢時間。
Apogee的初期目標(biāo)市場是面向筆記本電腦和數(shù)碼相機等便攜產(chǎn)品的配件電池組市場。該公司正在與OEM客戶合作開發(fā)新的設(shè)計，并計劃與合同制造商合作，以大批量生產(chǎn)這種電容器。Apogee預(yù)期在90天內(nèi)達(dá)到月產(chǎn)10,000個的試產(chǎn)產(chǎn)能，在六個月內(nèi)使批量產(chǎn)能達(dá)到1000~2000萬個。目前已向部分客戶提供樣品，每兩個樣品的價格為15.00美元。
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