什么是飞轮电池？

飞轮电池

飞轮电池是20世纪90年代提出的一种新概念电池。它打破了化学电池的局限，使用物理方法来结束能量储存。

飞轮电池里有一个马达。充电时，电机按电机方式工作。由外部电源驱动，电机带动飞轮高速旋转。电机在放电时，运行在发电机的状态下，由飞轮驱动输出电能，结束机械能(动能)向电能的转换。当飞轮电池宣告充电时，飞轮速度逐渐下降，速度极高(最高可达200000r/min)。使用的轴承是非接触式磁性轴承。据说飞轮电池的比能可达150Wh/kg，比功率可达5000-10000w/kg，使用寿命可达25年。它可以为电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已经成功地将一辆克莱斯勒LHS汽车改装成一辆使用最新研发的飞轮电池的电动汽车，一次充电可以跑600公里，在6.5秒内从静止加速到96公里/小时。

飞轮,能源存储元素,已经使用了数千年,重要利用其惯性平衡速度和突破死点,因为他们的营业周期很短,每一个旋转的时间是短暂的,在这么短的时间内,飞轮可以忽视的能源消耗。现在，假如你想用飞轮来平衡12到24小时的能量，飞轮本身是非常节能的。能耗重要来自轴承冲突和空气阻力。人们已经改变了轴承结构，如滚动轴承的滑动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等，以减少轴承的冲突力，通过真空的方式来减少空气阻力，使轴承的冲突系数降低到10-3。即使在这个水平上，飞轮中25%的能量在一天内就会损耗掉，仍然不足以进行有效的存储。

近年来飞轮储能技术的突破性进展重要基于以下三个方面:一是高能永磁体和高温超导体的出现;二是高强度纤维复合材料数据的介绍;三是电力电子技术的快速开放。

超导磁悬浮的工作原理是这样的:当永磁体的一个磁极与超导体对准并靠近时，超导体上就会出现感应电流。电流出现的磁场正好与永磁体的磁场相反，所以两者之间出现斥力。由于超导体的电阻为零，感应电流强度将持续存在。假如永磁体在垂直方向上靠近超导体，则永磁体将悬浮在其组成部分与斥力相等的位置，上下两部分的左右干涉将受到抵制。当干扰力消除后，仍然可以恢复到原来的位置，形成稳定的磁悬浮。假如用永磁体代替下面的超导体，在水平方向上两个永磁体之间也会出现斥力，所以永磁体悬浮是不稳定的。

利用超导特性，我们可以将具有一定质量的飞轮置于永磁体的顶部，飞轮可兼作电机转子。当电机充电时，飞轮新增储能，变压器能量为机械能。当飞轮减速时，它可以释放能量，将机械能转化为电能。除了飞轮的质量(部件)外，飞轮储能的大小也与飞轮上每个点的速度有关。因此，向前飞轮的速度比新增的质量更加有用。然而，飞轮的速度受到飞轮本身数据的限制。速度过高时，飞轮可能会被强大的离心力撕裂。因此，选用高强度、低密度、高强度的复合纤维飞轮来储存更多的能量。现在使用的碳纤维复合材料可以以每秒1000米的线性速度前进，比子弹还快。正是由于高强度复合材料的出现，飞轮储能才进入了实用阶段。