飞轮电池的原理_飞轮电池为什么不量产

　　飞轮电池的原理

　　飞轮电池是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池 的局限，用物理方法实现储能。众所周知，当飞轮以一定角速度 旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电 能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。

　　飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。当飞轮电池发出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高（高达200000r/min，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能量可达150W·h/kg，比功率达5000-10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮电池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行驶600km，由静止到96km/h加速时间为6.5秒。

　　飞轮电池的应用领域

　　由于技术和材料价格的限制，飞轮电池的价格相对较高，在小型场合还无法体现其优势。但在下列一些需大型储能装置的场合，使用化学电池的价格也非常昂贵，飞轮电池已得到逐步应用。

　　太空

　　包括人造卫星、飞船、空间站，飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～10倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看电能的多少。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可提供超过150KW的电能。据估计相比化学电池，可节约200万美元左右。

　　交通运输

　　包括火车和汽车，这种车辆采用内燃机和电机混合推动，飞轮电池充电快，放电完全，非常适合应用于混合能量推动的车辆中。车辆在正常行使时和刹车制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下的转速，可减少燃料消耗，空气和噪声污染，发动机的维护，延长发动机的寿命。美国TEXAS大学已研制出一汽车用飞轮电池，电池在车辆需要时，可提供150KW·h的能量，能加速满载车辆到100Km/h。在火车方面，德国西门子公司已研制出长1.5m，宽0.75m的飞轮电池，可提供3MW的功率，同时，可储存30%的刹车能。

　　不间断电源

　　飞轮电池可提供高可靠的稳定电源，可提供几秒到几分钟的电能，这段时间足已保证工厂进行电源切换。德国GmbH公司制造了一种使用飞轮电池的UPS，在5s内可提供或吸收5MW的电能。

　　军用车辆

　　美国国防部预测未来的战斗车辆在通信、武器和防护系统等方面都广泛需要电能，飞轮电池由于其快速的充放电，独立而稳定的能量输出，重量轻，能使车辆工作处于最优状态，减少车辆的噪声（战斗中非常重要），提高车辆的加速性能等优点，已成为美国军方首要考虑的储能装置。

　　飞轮电池为什么不量产

　　飞轮电池在汽车上的应用主要包括辅助储能装置和主要储能装置。用作汽车的辅助储能装置时，在车辆起步、加速和爬坡时，飞轮电池可以提高电动汽车的动力性，协助蓄电池供电和延长其使用寿命;制动时也可以很好地回收能量。而用作主要储能装置的飞轮电池也是行业研究热点之一，美国飞轮公司研制的飞轮电池汽车由0-96千米/小时仅需6.5s加速时间，续航里程高达600千米。

　　尽管飞轮电池在新能源汽车的应用上具有显著的优势，但现阶段仍未得以大规模应用。首先，飞轮电池的比能量比较低，因此飞轮电池不能替代蓄电池成为电动汽车主要的储能装置;其次，由于飞轮电池是靠高速旋转的飞轮存储能量，当飞轮出现破裂等意外时，其释放能量的方式不可控，因此带来了安全问题;另外，与蓄电池相比，飞轮储能的技术还不够成熟;此外，飞轮电池的成本较高，这也影响力其市场竞争力。