鋰離子電池在電動汽車(EV)的發展中發揮了重要作用。電動汽車已成為一種可持續的交通工具，但距離電動汽車的最終愿景還很遙遠。工程師和嵌入式系統專業人員正在通過超級電容器尋求更好的電源。有專家認為，超級電容器是能緩解現代電池缺點(如使用壽命和充電速度)的解決方案。事實果真如此嗎？
超級電容器給電動汽車帶來什么優勢？
與內燃機相比，傳統電池存在的效率問題導致人們對電動汽車的有效性持懷疑態度，這也是電動汽車能否得到廣泛應用所面對的一個主要問題。與大多數新技術相比，電動汽車用超級電容器更容易實現，因為混合動力汽車已經采用了超級電容器。因此，電動汽車將獲得這些優勢，從而在生態友好型交通中實現更大的一致性。
快速充電和循環時間
電動汽車電池的充電時間各不相同，具體取決于電量。然而，這仍然比不上汽油車幾分鐘就能加滿來得方便。最近的研究證明了超級電容器能夠防止直接浪涌負載，而這種負載會降低電池的性能。同時，它們可以在再生制動期間儲存回收的能量，從而提高充電速度和續航里程，而除了輔助制動之外，電子助力轉向等外圍電源應用也增強了這一點。
使用壽命長
有評論稱，如果設計得當，超級電容器的使用壽命可能無限長，但也有其他建議稱，其使用壽命估計為一百萬次。使用智能負載預測系統可驗證配置是否保持準確，電壓是否保持穩定，功率水平是否保持在峰值性能，這為駕駛員節省了重復的電池和維護費用，它們的高能量存儲密度也有助于實現這一點。
降低對環境的影響
眾所周知，鋰離子電池和其他電池在其價值鏈的最初階段就對環境造成了巨大影響。盡管電動汽車的生命周期可以減輕它們的不利影響，但其在原材料開采和能源使用方面的生態破壞卻十分顯著。
電動汽車用超級電容器采用靜電而非化學方式儲存能量，提供了一種無毒的替代方法。此外，超級電容器的使用壽命延長，改善了其生命周期分析，使其在使用壽命結束時的浪費更少。
溫度控制
過熱是鋰離子電池令人擔憂的一個問題，而超級電容器通過更深入的溫度管理克服了這種負面因素。即使在極端條件下，超級電容器也能保護電動汽車組件免受與溫度波動有關的性能問題的影響。
防止溫度波動對于保護動力系統中的儲能系統至關重要，這會影響其他關鍵效率指標。一些新型即插即用型超級電容器可以在-40攝氏度至65攝氏度之間穩定運行，甚至可以在更高的溫度下工作，加之，超級電容器電阻低且不發生化學反應使電動汽車的冷卻需求更低，成本也更低。
超級電容器落實面臨的挑戰
超級電容器并非最近才有的創新，工程師們幾十年來一直在工業、能源甚至可穿戴技術領域使用超級電容器。如果超級電容器為電動汽車發展帶來如此多的可能，那么為什么它們不是電動汽車制造的黃金標準呢？
現有的電動汽車問題
除了超級電容器獨有的缺點外，與電動汽車相關的所有應用問題也適用于超級電容器。只有當人們對電氣化的興趣普遍高漲時，圍繞新電動汽車技術的投資、開發和關注才會展開。如果政府和企業提高了公民和商業實體的興趣，那么更多的超級電容器應用就會隨之而來。
成本
制造超級電容器電動汽車的成本高于標準車型，雖然制造商會在這方面進行投資，但負擔會轉嫁給消費者，從而嚴重阻礙超級電容器的普及。
這促使研究人員著手研究在汽車整個生命周期內節省成本的機會。專家們研究了使用超級電容器來優化公共交通中加油和充電基礎設施的成本，多能源管理解決方案就是答案，最終將運營成本降低了46.48%。
電壓限制
與傳統電動汽車相比，超級電容器的工作電壓較低。如果汽車制造商和工程師想要用它們改造現有設計，可能需要重新配置或使用電壓轉換器。考慮到超級電容器對電動汽車架構的簡化，這種改造可能會使車輛的結構變得比需要的更復雜。
能量密度和存儲容量較低
由于化學的原因，鋰離子電池單位重量可以儲存更多能量。盡管再生制動和其他動力輔助功能可以延長續航里程，但低能量密度仍會導致續航里程縮短，并且由于超級電容器在短時間內釋放能量，它們的存儲能力也很有限。
因此，擴大存儲量是研究的重點。有一個例子是依靠機器學習設計一種新型超級電容器材料，其存儲能量是普通材料的四倍，因此多孔碳可能是增強電容的下一個大熱門。
影響電動汽車的實際應用
有多家公司正在嘗試在電動汽車中使用超級電容器。隨著這些公司逐漸擴張，它們可能會激發超級電容器在整個行業的普及。那么誰是其中最具影響力的企業？
瑞士初創公司Morand正利用其創新的混合超級電容器技術解決能源存儲難題，該技術非常適合通勤電動汽車和電動自行車，可在兩分鐘內充電至98%，其規模化生產的價格將力爭與鋰離子電池的價格持平。
日本丸紅株式會社和Skeleton Technologies的另一項合作希望能擴大超級電容器的營銷范圍，以覆蓋更廣泛的受眾。此次合作解決了超級電容器推廣的另一個障礙，即組件的獲取。最終，他們的工作可以將這項技術提供給歐洲和亞洲的汽車制造商。
雖然這些超級電容器開發商仍在進行復雜的研究，但寶馬、奧迪和豐田等汽車制造商已在某些車型中采用它們，這些制造商已經對制動再生改進和混合動力裝置進行了調整，以了解哪些地方可以取得進步。一旦該行業的參與者與汽車制造商達成協議，到2028年，整個汽車超級電容器的市場價值可能達到2.394億美元。
超級電容器，電動汽車未來
最近的這些研究成果將超級電容器推向電動汽車應用的新時代，其為電動汽車所展現出的更多可能，也許可以改變整個社會對電動汽車潛力的看法。正如鋰離子不是電池發展的終點一樣，超級電容器也不應止步于此，這些改進應該會激勵工程師和汽車專家繼續尋找更多改進電動汽車的方法，以實現可持續發展的未來。
責編：Ricardo
