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木虫之王 (文学泰斗)

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[交流] 【其他】大型電雙層電容進展神速

大型電雙層電容進展神速
2009/12/9
世界各地針對以環保、省能為前提的新能源開發非常積極，包括太陽能發電、風力發電、鋰離子電池車、燃料電池車等。其中，電雙層電容器頃近有了新的突破，可望成為大電流充放電，以及充放電循環壽命優越的蓄電池，已?V泛受到矚目。適合各種交通系統、風力發電、汽車產業當做動力?碓吹睦靡掩吔砻婊涣硪环矫妫娮訖C器承載記憶體當做支援 (Back-up)用途的新產品開發也正在進展中。
大型二次電池市場
根據日本富士經?槍﹄妱庸ぞ摺㈦妱幽_踏車、汽車等當作電力儲存之大型二次電池及材料的市場調查結果，2008年度日本國內大型二次電池市場規模比07年增加3.2%，達3136億日圓，預測到2014年將比2008年增加69.7%，達5321億日圓。目前市場的50%以上為鉛酸電池，到2014年時將隨著混成車等的擴大使用，使鎳氫二次電池追上鉛酸電池。此外，鋰離子二次電池、電雙層電容的成長也是可以期待的(如圖一、圖二)。

圖二、電雙層電容之市場
富士經?A測到2014年成長最大的是鋰離子二次電池，將比2008年增加552.4%，達946億日元，其次是電雙層電容，增加311.1%，達111億日圓；鎳氫二次電池增加130.1%，達2078億日圓。
電雙層電容2008年日本國內市場規模為27億日圓，其中，汽車/輸送機領域市場?�53%；產業用機械/工作母機領域?�42%；混成車的非常電源(電子控制剎車的補助電源)需求急速擴大，而且認為在2009~2010年間，將開始啟用附Idling Stop機構的汽車Starter驅動用途，因此，預料今後汽車/輸送機領域市場將擴大；在產業用機/工作機領域則以無停電電源裝置(UPS)的採用將增加。
電雙層電容器之高性能化開發方向
電雙層電容具有可在短時間內蓄積、放出大電力的特性，適於應用在電池做不到的充放電領域，例如電動車、混成車用蓄電池；電雙層電容乃正負兩極使用面積大的活性炭，合乎環保需求，加上容易維護的觀點，適於以產業機器為中心的應用，也成為具省能、CO2排放削減的手段之一。
電雙層電容的各種應用如圖四所示。主要分二大方向，其一為取代電池之用，尤其是因應環保、新能源領域的用途，屬於大電流型，容量在數百F以上，為因應此方面的需求，電雙層電容必須朝高性能化方向發展，方向有六：
1.每單位體積的高容量化、高電壓化
這與提升每單位產品體積能量相同意義，但?募夹g觀點看時，探討手法則相當不同。高容量化包括提升活性炭的收納量，提升每單位活性炭體積的表面積等；高電壓化必須對提升電解液的耐電壓下工夫。
2.降低內部電阻，以提升每單位時間取出的能量
有二種方法，其一為提升電解液的電導度，其二為降低電解質的電阻等構成材料的電阻。其他，�?量削減結構上對集電箔電阻產生影響，採用積層構造增加取出電極的數目，也是低電阻化的方法。例如日本Chemicon量產的積層型DLCAPTM(如圖五)。利用構造致力低電阻化的手法，有採用Axial構造(兩側電極式)、元件與取出、端子間的接合採用雷射溶接方式，但必須對溶接部的品質保持下工夫。
3.提升最高使用溫度的高溫域化
首先以100F以上中、大型品的溫度保證範圍，?倪^去的-25~ +60℃提升為-40~+85℃的更大溫度範圍以為因應。做法必須闡明過去電雙層電容在高溫下劣化機制、構成材料或Cell構造的影響，進而在此闡明機制的基礎下，開發 ---本文�?錄自材料世界網「材料最前線」專欄，更多資料請點選下方檔案瀏覽。
作者：材網編輯室 / 工研院材化
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