2011年,随着对节电及低燃耗等节能化关注度的提高,可快速充放电的蓄电装置——电容器的采用得以扩展开来。例如,在刚刚闭幕的“第42届东京车展2011”上,马自达就展示了配备采用电容器的减速能量再生系统“i-ELOOP”的概念车“雄”(TAKERI)
i-ELOOP由电双电层电容器(EDLC)、发电机和DC-DC转换器阻成,可在减速时将发电机所发电力存储在电容器中,提供给电装品或为电池充电。
i-ELOOP的EDLC作为日本Chemi-Con公司的“DLCAP”系列新产品,是怀着在汽车上配备的念头开发的。为直径40mm、高150mm的圆筒形,特点是内部电阻减至原产品的1/3,耐热性也高。随着马自达的全面采用,Chemi-Con将从2012年开始量产这一新产品。今后准备将其作为主力产品扩大EDLC业务。此外,作为在汽车上配备的用途,德国大陆公司还开发了嵌入EDLC的怠速停止机构。
迄今为止,EDLC由于价格高等原因,一般多用于港口起重机和不间断电源(UPS)等产业用途。但如果能推进在汽车上的配备,还有望通过量产效果降低价格,从而向其他领域普及。
大容量电容器也将普及
紧随将全面采用的EDLC之后,是容量比EDLC还要大的锂(Li)离子电容器(LIC)。LIC虽然容量比EDLC大,但其由于面世时间短,价格也比较高等原因,尚未达到全面采用的地步。但2011年,JM Energy公司在LIC生产工厂已开始试生产,还有FDK与旭化成设立的LIC业务合资公司旭化成FDK能源设备(Asahi Kasei FDK Energy Device:AFEC,总部静冈县湖西市)也计划2012年确立规模达到目前2.5倍的2万5000个/年的生产体制等,LIC也进入了量产阶段。在车展上展示LIC的新神户电机就该技术自信地表示:“其性能满足了汽车厂商的要求”。
LIC因价格仍很高以及采用的实例少,目前似尚难以配备于汽车。但其作为光伏发电及风力等的蓄电装置,有望与锂离子充电电池等的组合使用。现已实施过验证试验等,首先将面向有变动的可再生能源普及推广。
开发在进展的新的大容量电容器
在LIC进入量产阶段的同时,新的大容量电容器的开发也取得了进展。例如,大发工业在车展上公开了大容量电容器“百万存储电容器”。据介绍,该电容器以LIC为基础,通过将正极电压升至近5V而提高了能量密度。虽未公布容量及材料等详细情况,但“能量密度是普通双电层电容器的10倍”(大发工业)。目前,日本Chemi-Con公司正与东京农工大学研究生院教授直井胜彦共同开发“纳米混合电容器”。
日本Eamex公司(总部:大阪府吹田市)采用导电性高分子膜,开发出了具有能在数分钟内充放电的7000W/kg的输出密度和80~100Wh/kg能量密度的蓄电器件。
被Eamex称之为“电容器电池”的蓄电器件,其最大特点是正极采用了聚吡咯(Polypyrrole)、聚噻吩(Polythiophene)及聚苯胺(Polyaniline)等导电性高分子膜。负极采用混合有锂离子(预注入)的碳类材料,将正负电极与电解液一同封装。即将锂离子电容器(LIC)的正极换成了导电性高分子。电解液与现有EDLC相同,也是含有四氟化硼离子(BF4-)的有机溶剂。其输出密度高于双电层电容器(EDLC),能量密度“与电动汽车(EV)使用的锂离子充电电池(LIB)相当”(该公司代表董事濑和信吾)。如果实用化,有望实现可快速充放电的电池。充放电循环特性也出色,在该公司的评测中,反复充放电一万次以上后的性能劣化较小,因而寿命较长。