超电容器能否为下一代电动汽车提供动力?

锂离子电池在电动汽车(EV)的发展中发挥了重要作用。它们已经成为一种可持续交通工具，但距离电动汽车的最终愿景还有很大差距。工程师和嵌入式系统专业人士正在通过超电容器寻找改进的电源。专家们认为，超电容器是解决现代电池负面问题的方案，如寿命周期和充电速度。那么，这究竟有多真实?

超电容器能为电动汽车带来哪些优势?

传统电池的问题是广泛采用的一大担忧，因为这导致人们对电动汽车相对于内燃机的效能产生怀疑。电动汽车使用超电容器比大多数新技术更易于实施，因为它们已在混合动力汽车中应用。因此，电动汽车将因这些优势而在环保交通方面获得更大的稳定性。

快速充电和循环寿命

电动汽车电池的充电时间各不相同，但仍然不如燃油车加油几分钟的便利。最近的研究证明了它们能够防止直接涌入负荷，这会损坏电池。同时，它们可以在再生制动过程中储存回收的能量，提升充电速度和续航里程。电子助力转向等外围功率应用，以及辅助制动，增强了这一点。

长寿命周期

评估表明，如果设计得当，超电容器可能拥有无限的寿命周期，尽管有其他建议报告称大约为一百万次循环。使用智能负载预测系统可验证配置保持精确，电压保持稳定，功率水平继续在峰值性能状态。它节省了司机反复购买电池和维护的费用。它们的高能量储存密度也对此有所贡献。

更低的环境影响

锂离子和其他电池在其价值链的开始阶段就以巨大的环境影响而闻名。虽然电动汽车的生命周期减轻了其不利影响，但在原材料提取和能源使用方面的生态损害仍然显著。

电动汽车的超电容器通过静电方式而非化学方式储存能量，提供了一种无毒的替代方案。此外，它们的延长寿命周期提高了生命周期评估，使其在寿命结束时更少浪费。

温度控制

锂离子电池的过热问题一直是个关注焦点，以至于各种可疑和准确的可燃性问题损害了它们的声誉。超电容器通过更有效的温度管理克服了这些负面新闻。即使在极端条件下，超电容器也能保护电动汽车组件免受与不稳定温度相关的性能问题的影响。

防止波动对于维持动力系统内的能量储存系统至关重要，并影响其他关键效率指标。一些新的即插即用超电容器可以在-40摄氏度到65摄氏度之间工作，甚至可能达到更高的温度。超电容器的低阻抗和缺乏化学反应使电动汽车的冷却需求成本更低。

超电容器实施的挑战

超电容器并不是一项新发明。工程师们已经在工业、能源甚至可穿戴技术中使用了几十年。如果超电容器对电动汽车的发展如此有前景，为什么它们还不是电动汽车制造的金标准?

现存电动汽车的关注点

除了超电容器的独特缺点外，所有与电动汽车相关的采用问题也适用于超电容器。只有当对电气化的普遍兴趣激增时，对新电动汽车技术的投资、开发和关注才会展开。如果政府和企业增加对公民和商业实体的兴趣，那么更多的超电容器实施将随之而来。

成本

制造超电容器电动车的成本高于标准型号。虽然制造商会对此进行投资，但成本将转嫁到消费者身上，显著阻碍其普及。

这促使研究人员调查在汽车生命周期中节省成本的机会。专家们研究了使用超电容器在公共交通中优化与加油和充电基础设施相关的成本。多能源管理解决方案是答案，使运营成本降低了46.48%。

电压限制

超电容器的工作电压较传统电动汽车低。如果汽车制造商和工程师想要用超电容器改装现有设计，则可能需要重新配置或电压转换器。鉴于超电容器旨在简化电动汽车架构，这可能使车辆结构变得比其需要的更复杂。

较低的能量密度和储存容量

锂离子电池因其化学基础而每重量储存更多能量。尽管再生制动和其他电力辅助功能可以延长其续航里程，低能量密度仍导致较短的续航里程。同样，由于超电容器以短时间内释放能量，其储存能力也有限。

因此，扩展储存是研究的优先事项。一个例子依赖于机器学习设计了一种新的超级电容器材料，其储能能力是常规变体的四倍。多孔碳可能是增强电容的下一个大事件。

影响电动汽车的实际应用

几家公司正在试验电动汽车中超电容器的应用。随着这些实体成为思想领袖，它们可能会激发超电容器在整个行业的广泛应用。谁是一些最具影响力的推动者?

瑞士初创公司Morand正在通过其创新的混合超电容器技术解决能量储存问题，这一技术非常适合通勤电动车和电动自行车。它在两分钟内充电至98%，扩大其型号的生产将努力与锂离子竞争对手的价格相匹配。

与丸红公司和Skeleton Technologies的另一项合作希望扩大超级电容器的市场推广，以覆盖更广泛的受众。该合作解决了超电容器传播的另一个障碍，即组件获取。最终，他们的工作可以将这项技术传递给欧洲和亚洲的汽车制造商。

虽然这些超电容器开发商继续进行复杂的研究，宝马、奥迪和丰田等汽车制造商已知在某些车型中实施了它们。它们已经在制动再生改进和混合动力设置方面进行了尝试，以观察可能的进步。一旦行业参与者与汽车制造商达成协议，到2028年市场可能达到2.394亿美元的价值。

超越电动汽车的超电容器

最近的研究发现将推动超电容器进入电动汽车应用的新纪元。通过展示它们的全方位操作潜力，它可能改变社会对电动汽车潜力的假设。正如锂离子电池不是电池发展的终点，超电容器也不应是。改进应该激励工程师和汽车专家继续探索改进电动汽车的方法，以实现可持续的未来。