摘要：本文將對飛輪電池及其優勢進行介紹，并對其核心技術和發展現狀進行闡述，同時也對其當前未得以廣泛使用的原因進行整理與分析，為新能源汽車電池產業的發展提供參考。

　　由于蓄電池大電流充放電能力、壽命及效率方面等存在的不足，至今尚有許多問題需要解決，這制約了電動汽車的迅速發展。因此，行業在研究高能量蓄電池的同時，也在探索其他綠色儲能裝置。其中，飛輪電池發展較快，并在各類汽車上得到了成功的應用。

　　飛輪電池優勢顯著 已成為新能源汽車電池行業的重要發展方向

　　飛輪電池起源于上個世紀九十年代，和傳統的化學能電池有所區別，飛輪電池采用物理方法儲存能量。它通常包括電動發電機、軸承、飛輪、真空容器、動力軸以及電力電子設備等。電動機與發電機通過飛輪與軸承來進行連接，并都通過同一臺電動發電機來實現工作，通過電動機，外界輸送的電能被轉化為飛輪的動能而儲備起來，并通過發電機將飛輪的動能轉化電能來實現對外輸送能量的目的。通常情況下，飛輪和電動機等構件均被置于密封的真空容器中來降低空氣阻力和能量消耗。

　　飛輪電池相比于化學電池而言，具備許多顯著的優勢：一方面，飛輪電池瞬時功率高且儲能密度大;另一方面，飛輪電池不存在過度充、放電，其實質是把飛輪機械功與電能進行轉換，因此，其能量轉換效率也更高，儲能密度也不會受到影響;另外，和化學電池相較而言，飛輪電池的充電時間更短;此外，飛輪電池使用壽命通常可達20年，比化學電池更長。飛輪電池已經成為新能源汽車電池行業的重要發展方向。表1為儲能裝置相關性能的比較。

　　表1 儲能裝置相關性能的比較

　　(資料來源：中國知網)

　　近年來飛輪電池技術發展迅速

　　飛輪電池的研究跨越了材料、機械、力學、電機、電子等多個學科，其關鍵技術主要包括飛輪的結構與制造工藝、軸承支撐技術、高速轉子動力學技術、電機及能量轉換技術以及真空密封技術五大板塊。表2為飛輪電池的關鍵技術。

　　表2 飛輪電池的關鍵技術

　　(資料來源：新能源汽車動力電池技術)

　　飛輪電池技術在過去的十幾年里進步非常迅速。首先是飛輪本體，美國LLNL開發出的超高速飛輪最高轉速可達60000r/min，伊朗Shiraz大學研制的帶式可變慣量飛輪已經應用于電動汽車，該結構具有較高的系統穩定性和儲能效率。而就軸承而言，美國愛迪生電力公司與阿貢(ANL)國家實驗室合作了超導磁力軸承(SMB)的飛輪儲能試驗則創造了世界紀錄，當轉子質量為0.32kg時，SMB的摩擦系數只有30×10^-7。電機方面，馬里蘭大學設計了磁芯纏繞、磁鐵材料和磁芯疊片，使得電機總效率達到了94%。另外，在輸入/輸出電路方面，美國Beacon公司已經可以實現直流母線到三相變頻交流的雙休能量轉換。而現階段，給飛輪系統提供真空環境來降低風阻損失的真空容器，也基本能達到10^-5Pa量級。

　　飛輪電池在新能源汽車上的應用優勢顯著 但仍未大規模應用

　　飛輪電池在汽車上的應用主要包括輔助儲能裝置和主要儲能裝置。用作汽車的輔助儲能裝置時，在車輛起步、加速和爬坡時，飛輪電池可以提高電動汽車的動力性，協助蓄電池供電和延長其使用壽命;制動時也可以很好地回收能量。而用作主要儲能裝置的飛輪電池也是行業研究熱點之一，美國飛輪公司研制的飛輪電池汽車由0-96千米/小時僅需6.5s加速時間，續航里程高達600千米。

　　盡管飛輪電池在新能源汽車的應用上具有顯著的優勢，但現階段仍未得以大規模應用。首先，飛輪電池的比能量比較低，因此飛輪電池不能替代蓄電池成為電動汽車主要的儲能裝置;其次，由于飛輪電池是靠高速旋轉的飛輪存儲能量，當飛輪出現破裂等意外時，其釋放能量的方式不可控，因此帶來了安全問題;另外，與蓄電池相比，飛輪儲能的技術還不夠成熟;此外，飛輪電池的成本較高，這也影響力其市場競爭力。

　　結語

　　盡管飛輪電池具有瞬時功率高、儲能密度大、使用壽命長、能量轉換效率高、不存在過度充放電等顯著優勢，但由于安全隱患、軸承技術、儲能功率有限等問題尚未得以大規模推廣，但仍是一類充滿前景的汽車動力裝置。隨著石油資源緊缺及環境污染問題的日益嚴重，飛輪電池極有可能在汽車動力裝置中占據更加重要的地位。