Ioxus Inc.日前發(fā)布了一種重大的電池結構改良，將有助于縮減半導體和電池技術之間的差距──傳統(tǒng)電池技術由于必須依賴無法改變的化學反應，成長腳步一直落后于半導體。

與采用主電池儲能的方式不同，他們僅根據(jù)個別設備的需求，分別饋送少量電能給這些設備－－這種嶄新的混合式電容器/電池僅針對鄰近設備的當前電能用量儲存足夠使用的能量。Ioxus Inc.表示，通過定義一種全新的分布式能源架構(distributed-energy architecture)，該公司已經(jīng)解決了“電池問題”。

“在許多應用中，我們的混合型超電容器(hybrid ultra-capacitors)都優(yōu)于傳統(tǒng)電池結構，”Ioxus聯(lián)合創(chuàng)辦人兼副總裁Chad Hall說。“當你需要少量或后備電源，我們便能提供可滿足這些需求的解決方案，而且完全沒有使用傳統(tǒng)電池時會遇到的問題。”

               傳統(tǒng)架構的超級電容(雙層電容)原理圖

該技術的適用領域包含了從簡單到極復雜的應用。舉例來說，一個簡單的手電筒，只要用混合超電容器，就能在短短20秒內(nèi)充飽可用2小時的電量。而一個復雜的汽車再生剎車系統(tǒng)(regenerative braking system)也能改用混合超電容器，在每次剎車和停下來時進行充電，而后，當你踩下油門便可重新啟動汽車──這可望消除所有因汽車的停止和啟動所造成的污染。

在汽車應用中，這種混合電容器能夠以更具成本效益的方法，嵌入在汽車的各個不同應用中，它能夠儲存較少量的能源，為汽車的供電指示LED燈、車載電腦、電動車窗、電動門鎖以及安全系統(tǒng)提供所需電力。而當汽車的主電池完全失效時，所有由混合式超級電容器提供電力的系統(tǒng)仍能順利運作。此外，Ioxus公司也估計，若電動汽車采用這種分布式的混合式超級電容器，來取代原有單一大型集中式電池的設計，將能減少約20～30磅(約9～14KG)的重量。

市場上也有少數(shù)其他廠商聲稱擁有類似于Ioxus的混合動力超電容器，但這些產(chǎn)品都缺乏Ioxus的獨特整合特性。例如，Evans Capacitor Co.公司推出了具備更高電壓的低能量混合電容器，但與Ioxus的混合型超電容器相比，它更類似于一種獨立型超電容器。而JM Energy Corp.公司也開發(fā)了“鋰離子電容器”，但同樣的，與Ioxus的混合型超電容器相比，它更像是一個鋰離子電池。Ioxus也強調，該公司擁有的知識產(chǎn)權，使其產(chǎn)品的運作效能更優(yōu)于Evan和JM Energy的產(chǎn)品。
“混合式超級電容器”如何工作？

Ioxus的混合型超電容器結合了一種在分隔的絕緣板上累積電荷的電容器架構，以及化學儲存的鋰離子電池。這個采用與鋰子電池相同化學品的混合型超電容器，將這些化學品分散到固態(tài)電極的表面，而不是將這些化學品嵌入到多孔電極中──這種緩慢的“插入”(intercalation)過程是進行充放電時所必要的。

因此，Ioxus的混合超電容器可以在幾乎任何速率下進行充電和放電，這使其能夠依照應用所需，去耗盡及釋出大量或微小的電流。只有一個缺點：它們無法儲存像傳統(tǒng)電池那樣多的電量，而且無法長久儲存，不過，分布式架構可以補償這些缺陷，Ioxus表示。

內(nèi)置鋰離子電池的Ioxus混合超電容器采用分布式儲存架構，其運作效能甚至比該技術本身更加優(yōu)良

“混合電容器可用來添加在需要供給能源的地方，”Hall說。“他們能儲存比單一型超電容器更多的能量，而且，與鋰離子電池相比，它可承受幾乎無限量的充放電循環(huán)次數(shù)。”

混合型超電容器無法儲存和鋰離子電池一樣多的電量，但它們可儲存的電量大約會比單一型超電容器多出一倍，再加上幾乎無限次數(shù)的充/放電循環(huán)特性。大部份的鋰離子電池僅有數(shù)百次的充/放電周期，而一些強調長效應用的版本，其充/放電次數(shù)也局限在數(shù)千次。但混合型超電容器的充/放電次數(shù)通常是其產(chǎn)品壽命的好幾倍－－Ioxus的測試顯示其產(chǎn)品充放電過期可超過2萬次。

混合型超電容器還可提供比當前最強大的電池更高的即時啟動電源──高達每千克5kW，其他更高價的電池可能僅能達到3kW/kg。Ioxus還聲稱，其混合型超電容器的能源效率可達95%，而最好的鋰離子電池則僅有70%。