飛輪儲(chǔ)能電池的概念起源于上世紀(jì)７０年代早期，最初只是想將其應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水準(zhǔn)，并沒(méi)有得到發(fā)展。直到上世紀(jì)９０年代由于電路拓?fù)渌枷氲陌l(fā)展，碳纖維材料的廣泛應(yīng)用，以及全世界范圍對(duì)污染的重視，這種新型電池又得到了高速發(fā)展，并且伴隨著磁軸承技術(shù)的發(fā)展，這種電池顯示出更加廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)正迅速地從實(shí)驗(yàn)室走向社會(huì)?，F(xiàn)在歐美國(guó)家已出現(xiàn)實(shí)用化產(chǎn)品，而我國(guó)在這方面的研究才剛剛起步。

飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”，增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃鋭?dòng)能；放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能（動(dòng)能）到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池發(fā)出電的時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電池的飛輪是在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高（高達(dá)200000r/min，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達(dá)150W ·h/kg，比功率達(dá)5000-10000W/kg，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車(chē)行駛500萬(wàn)公里。美國(guó)飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車(chē)改成電動(dòng)轎車(chē)，一次充電可行駛600km，由到96km/h加速時(shí)間為6.5秒。

飛輪電池兼顧了化學(xué)電池、燃料電池和超導(dǎo)電池等儲(chǔ)能裝置的諸多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

(1)能量密度高：儲(chǔ)能密度可達(dá)100～200 wh／kg，功率密度可達(dá)5 000～lO 000 w／kg。

(2)能量轉(zhuǎn)換效率高：工作效率高達(dá)百分之90。

(3)體積小、重量輕：飛輪直徑約二十多釐米，總重在十幾千克左右。

(4)工作溫度范圍寬：對(duì)環(huán)境溫度沒(méi)有嚴(yán)格要求。

(5)使用壽命長(zhǎng)：不受重復(fù)深度放電影響，能夠迴圈幾百萬(wàn)次運(yùn)行，預(yù)期壽命20年以上。

(6)低損耗、低維護(hù)：磁懸浮軸承和真空環(huán)境使機(jī)械損耗可以被忽略，系統(tǒng)維護(hù)週期長(zhǎng)。

還有它的充電速度可以很快，幾分鐘到十幾分鐘即可。

飛輪電池的應(yīng)用場(chǎng)合及現(xiàn)狀

由于技術(shù)和材料價(jià)格的限制，飛輪電池的價(jià)格相對(duì)較高，在小型場(chǎng)合還無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。但在下列一些需大型儲(chǔ)能裝置的場(chǎng)合，使用化學(xué)電池的價(jià)格也非常昂貴，飛輪電池已得到逐步應(yīng)用。

1、太空

包括人造衛(wèi)星、飛船、空間站，飛輪電池一次充電可以提供同重量化學(xué)電池兩倍的功率，同負(fù)載的使用時(shí)間為化學(xué)電池的3～10倍。同時(shí)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)速是可測(cè)可控的，故可以隨時(shí)查看電能的多少。美國(guó)太空總署已在空間站安裝了48個(gè)飛輪電池，聯(lián)合在一起可提供超過(guò)150KW的電能。據(jù)估計(jì)相比化學(xué)電池，可節(jié)約200萬(wàn)美元左右。

2、交通運(yùn)輸

包括火車(chē)和汽車(chē)，這種車(chē)輛采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)混合推動(dòng)，飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應(yīng)用于混合能量推動(dòng)的車(chē)輛中。車(chē)輛在正常行使時(shí)和剎車(chē)制動(dòng)時(shí)，給飛輪電池充電，飛輪電池則在加速或爬坡時(shí)，給車(chē)輛提供動(dòng)力，保證車(chē)輛運(yùn)行在一種平穩(wěn)、最優(yōu)的狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速，可減少燃料消耗，空氣和雜訊污染，發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。美國(guó)TEXAS大學(xué)已研制出一汽車(chē)用飛輪電池，電池在車(chē)輛需要時(shí)，可提供150KW的能量，能加速滿載車(chē)輛到100Km/h。在火車(chē)方面，德國(guó)西門(mén)子公司已研制出長(zhǎng)1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時(shí)，可儲(chǔ)存30%的剎車(chē)能。

3、不間斷電源

飛輪電池可提供高可靠的穩(wěn)定電源，可提供幾秒到幾分鐘的電能，這段時(shí)間足已保證工廠進(jìn)行電源切換。德國(guó)GmbH 公司制造了一種使用飛輪電池的UPS，在5s內(nèi)可提供或吸收5MW的電能。

4、軍用戰(zhàn)斗車(chē)輛

美國(guó)國(guó)防部預(yù)測(cè)未來(lái)的戰(zhàn)斗車(chē)輛在通信、武器和防護(hù)系統(tǒng)等方面都廣泛需要電能，飛輪電池由于其快速的充放電，獨(dú)立而穩(wěn)定的能量輸出，重量輕，能使車(chē)輛工作處于最優(yōu)狀態(tài)，減少車(chē)輛的雜訊（戰(zhàn)斗中非常重要），提高車(chē)輛的加速性能等優(yōu)點(diǎn)，已成為美國(guó)軍方首要考慮的儲(chǔ)能裝置。

作為一種新興的儲(chǔ)能方式，飛輪電池所擁有傳統(tǒng)化學(xué)電池?zé)o法比擬的優(yōu)點(diǎn)已被人們廣泛認(rèn)同，它非常符合未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向。目前，飛輪電池除了上面介紹的應(yīng)用領(lǐng)域以外，也正在向小型化、低廉化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，最可能出現(xiàn)的是手機(jī)電池。可以預(yù)見(jiàn)，伴隨著技術(shù)和材料學(xué)的進(jìn)步，飛輪電池將在未來(lái)的各行各業(yè)中發(fā)揮重要的作用。