電力科技信息

電力科技信息

電動汽車無線充電技術獲重大進展

美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）研究團隊日前在電動汽車無線充電技術方面獲得重大進展。一個20 kW的無線充電系統充電效率達到90%，充電速度是通常使用的插電式電動汽車設備的3倍，這將有助于加快電動汽車的推廣使用。

據物理學家組織網近日報道，橡樹嶺國家實驗室電力電子團隊主管馬杜·臣薩瓦里說：“幾年來，我們從實驗室概念驗證到現在已取得巨大進展。目前正在將這一技術與實體工程、設計、規模化相結合，整合到一些豐田汽車之中，為促使這一技術更貼近市場需求做準備。”

該團隊在短短3年內開發的這種供轎車使用的20 kW無線充電系統具有獨特的結構，包括逆變電源、隔離變壓器和車側電子的耦合技術。在演示中，研究人員將一個單獨的轉換器系統整合到配有10 kWh電池的豐田RAV4電動汽車進行充電。

由于更高的功率水平對于較大型的汽車，如卡車和公共汽車必不可少，研究人員正把50 kW的無線充電系統作為下一個努力目標，其將與市售的插電式快速充電器的功率水平相匹配，以便提供相同的充電速度，或可增加消費者對電動汽車的接受程度。

促進該技術發展的行業合作伙伴有豐田、思科、Evatran以及克萊姆森大學國際汽車研究中心。美國能效和可再生能源汽車技術辦公室為這個具有競爭力項目提供了部分資金，以支持能源部提出的“電動汽車無處不在的大挑戰計劃”，其目的是在2022年使電動汽車成為消費者負擔得起的、更方便和更清潔的交通工具。

車輛系統項目經理戴維·史密斯說：“相比插入式充電方式，無線電力傳輸在電動汽車充電過程中是一種典型范式的轉換，為消費者提供一個自主、安全、高效和方便的選擇。今天的技術表明，其將是交通工具在行駛過程中充電，并走向電氣化道路的一塊墊腳石。”來源：中國電力網

日本開始驗證CO2分離回收型吹氧循環發電

日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）2016年4月4日宣布，將從2016年度開始，對附設CO2分離回收設備的“吹氧煤氣化聯合循環發電（吹氧IGCC）”驗證試驗設備，即對“CO2分離回收型吹氧IGCC”實施驗證。目標是使吹氧IGCC的CO2回收率達到90%，實現與現行煤粉發電同等水平的凈熱效率（高熱值），即40%。

此次驗證試驗是旨在大幅降低煤炭火力發電CO2排放量的“煤氣化燃料電池聯合循環發電驗證事業”的一環。實施該試驗的目的是實現煤炭氣化燃料電池、燃氣輪機和蒸汽渦輪3種發電形態聯合發電的“煤碳氣化燃料電池聯合循環發電（IGFC）”，以及與CO2分離回收相結合的低碳煤炭火力發電。

2012年度開始的第一階段的工作是在大崎電站內建設了向煤氣化爐供應氧氣，實施燃氣輪機與蒸汽渦輪聯合發電的吹氧IGCC的驗證試驗設備。設備于2015年度開始試運轉，預定2017年3月正式投入驗證運轉。

2016年度開始的第二階段，將從煤炭火力系統的性能、可用性、可靠性和經濟效益幾個方面，對吹氧IGCC與CO2分離回收設備組成的CO2分離回收型吹氧IGCC進行驗證。將研究CO2回收時發生能源損耗從而導致發電效率低下的課題。

第三階段的計劃是：在2018年啟動加入了燃料電池的CO2分離回收型IGCC設備，即“CO2分離回收型IGFC”的驗證試驗。在這之后，將利用面向大型化和商用設備追加開發的技術，以及其他試驗開發的燃氣輪機燃料電池聯合循環發電技術的成果，在2025年左右應用IGFC技術，實現凈熱效率達到55%、單位CO2排放量減少到590 g/kWh左右（比目前降低約30%）的目標。

來源：日經BP社

中國學者世界首創新型雙離子電池技術

中國科學院深圳先進技術研究院唐永炳研究員及其研究團隊的最新成果新型高能量密度鋁-石墨雙離子電池技術，近日在國際能源材料頂級期刊《先進能源材料》上發表后，上周又受到德國科學網“Wissenschaft aktuell”邀請報道，廣受業界好評。該技術若實現產業化，將對現有鋰電產業格局產生重大影響。

低成本、高效的全新電池技術

目前便攜式電子設備、電動汽車、可再生能源系統等領域的主要能源轉換和存儲設備都是鋰離子電池，但是商用鋰離子電池的能量密度低、制造成本較高，且傳統鋰離子電池的電極材料含有毒金屬，電池廢棄后會造成嚴重的環境問題。特別是當前新能源汽車用的動力電池行業需求火爆，而動力電池技術仍是攔在新能源汽車發展前的一大障礙。無論是鋰離子電池組驅動的電動汽車，還是燃料電池驅動的電動汽車，都面臨著成本和續航里程的挑戰。

而唐永炳團隊發現的新型高能量密度鋁-石墨雙離子電池，是一種全新的高效、低成本儲能電池。這種新型電池對傳統鋰離子電池的正負極進行了調整，用廉價且易得的石墨替代目前已批量應用于鋰離子電池的鈷酸鋰、錳酸鋰、三元或磷酸鐵鋰作為電池的正極材料；采用鋁箔同時作為電池負極材料和負極集流體；電解液由常規鋰鹽和碳酸酯類有機溶劑組成。該電池工作原理有別于傳統鋰離子電池：充電過程中，正極石墨發生陰離子插層反應，而鋁負極發生鋁-鋰合金化反應，放電過程則相反。這種新型反應機理不僅顯著提高了電池的工作電壓（3.8～4.6 V），同時大幅降低電池的質量、體積及制造成本，從而全面提升了全電池的能量密度。

這種技術若能實現產業化，未來的手機可能會比現在再輕薄一半，同時我們的智能手機再也不需要頻繁充電了，更是解決了電動汽車電池成本高昂以及續航里程短的關鍵問題。不過，目前該電池技術還有待優化，比如需要進一步提高電池的循環穩定性等。

將改變現有鋰電產業格局

近年來，新能源汽車在政策的支持下風靡全球，行業上游也在諸多利好下迎來爆發式發展，全球產量居前的龍頭電池廠紛紛在華設廠。雖然新能源汽車市場的持續繁榮帶動了電池產業，但目前在技術上仍面臨著成本和續航里程挑戰。目前全球對鋰電的需求以每年7.7%的速度增長，其市場到2019年將達到1 200億美元（據美國弗里多尼亞集團市場調查）。

根據機動車整車出廠合格證統計，2015年12月，我國生產新能源汽車9.98萬輛，同比增長3倍。工信部部長苗圩在今年兩會上提出，新能源車從2009年的培育期，到現在開始進入成長期。2015年產銷30多萬輛，比上年呈現高速增長的趨勢。

苗圩認為目前新能源汽車發展遇到2個瓶頸。一是產品端，要集中攻克以動力電池為代表的產品性能、可靠性、續航里程、壽命等難題；二是以應用端為代表的充電設施建設，需要完善。苗圩表示，工信部對2個方面都已經做了一些安排，地方政府也有積極作為，可以保證新能源汽車有進一步發展。

目前，政府對于新能源汽車的支持主要集中在市場銷售的后端，在研發設計的前端投入比較少，這種“不平衡”會造成非常明顯的滯后效應，這也是當前電池技術發展跟不上市場銷量增長的主要內因。該新型電池技術若能實現產業化，有望改變現有鋰電產業格局。

初步估算，500kg重量的鋁-石墨電池的續航里程可達到約550km，與傳統的鋰離子電池相比具有明顯的優勢，不僅生產成本降低約40%～50%，同時能量密度提高至少1.3～2.0倍。

來源：中國經濟網

突尼斯研發超高效無槳葉風力發電機

據英國《每日郵報》4月26日報道，突尼斯的Saphon Energy公司開發了一種名為"Saphonian"的無槳葉風力發電機，其設計靈感來自古迦太基船只的船帆。

Saphon Energy表示，與傳統風力發電機相比，這種風力發電機更加輕便、安全和高效，其發電量是傳統風力發電機的2倍。該發電機造價低廉，對發展中國家尤其適用，比如可用于印度某些尚未建立電網的地區。

Saphon認為，與傳統發電機相比，相對較少數量的Saphonian就可以為整個村莊提供充足電力。Saphon Energy聯合主席表示：“我們計劃在印度開展一個50臺Saphonian的項目，每臺Saphonian可以發電20 kW，一個風力發電廠就能生產1 MW電能。光是在南印度生產的這些電能，就能夠滿足1 000戶家庭的電力需求。”

信息來源：環球網

超級電容器電極材料突破“瓶頸”將推動其實現商業化

近日，南京理工大學夏暉教授團隊成功合成了非晶FeOOH/石墨烯復合納米片，這種新型非晶材料將大幅降低超級電容器的成本，可極大地推動其商業化。

一直以來，超級電容器電極材料的研究集中在納米晶材料上，但是納米晶材料的結構很難擴張或收縮的性質限制了超級電容器的循環壽命和快速充放電性能。同時，納米晶材料的合成通常在高溫下進行，大大提高了生產成本，并且工藝復雜，很難做到大量生產，極大地限制了超級電容器的廣泛推廣，目前僅少量應用于電動汽車中。

近幾年，科研人員開始嘗試把非晶材料用于超級電容器的電極材料。相比于結晶材料，非晶材料的合成溫度更低，因此大大降低了電極材料的合成成本。非晶材料結構也更加穩定，體積可調控。然而，美中不足的是非晶材料較差的導電性以及較小的比表面積在一定程度上限制了超級電容性能進一步提高。因此，研發低成本、可大量生產、高循環壽命以及可快速充放電的新型非晶材料是新能源儲能領域的核心問題，同時也是世界超級電容器工業化生產的難題。

劉嘉琪和導師夏暉教授等人成功合成了非晶FeOOH/石墨烯復合納米片，其合成方法綠色環保、簡單易行。該復合電極材料表現出優異的超級電容性能，具有高循環使用壽命，可快速充放電。

來源：科技日報