1、超級(jí)電容器分類及性能參數(shù)
超級(jí)電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置，其容量可達(dá)幾百至上千法。與傳統(tǒng)電容器相比，它具有較大的容量、比能量或能力密度，較寬的工作溫度范圍和極長(zhǎng)的使用壽命；而與蓄電池相比，它又具有較高的比功率，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
超級(jí)電容器分類
分類 | 內(nèi)容 |
按電極材料的不同 | 炭-炭超級(jí)電容器，金屬氧化物超級(jí)電容器和聚合物超級(jí)電容器。另外，目前也出現(xiàn)了混合不對(duì)稱超級(jí)電容器，由金屬氧化物和聚合物電極組成，如Li4Ti5O12電極和聚甲基噻吩電極等組成的混合不對(duì)稱超級(jí)電容器。 |
按電解液的不同 | 固態(tài)電解質(zhì)超級(jí)電容器和液態(tài)電解質(zhì)超級(jí)電容器。固態(tài)又可分為水系和非水系，而液態(tài)則分為有機(jī)和無(wú)機(jī)。 |
按儲(chǔ)能機(jī)理的不同 | 雙電層電容，它是基于電極和電解液表面的雙電層來(lái)存儲(chǔ)能量；法拉第電容，又稱贗電容，主要由電極上的活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)或金屬離子在電極表面發(fā)生欠電位沉積來(lái)存儲(chǔ)能量。 |
據(jù)制造工藝和外形結(jié)構(gòu)的不同 | 超級(jí)電容器可劃分為鈕扣型、卷繞型和大型三種類型，三者在容量上大致歸類為5F以下、5F-200F、200F以上，它們由于其特點(diǎn)的不同，運(yùn)用領(lǐng)域也有所差異。鈕扣型產(chǎn)品具備小電流、長(zhǎng)時(shí)間放電的特點(diǎn)，可用在小功率電子產(chǎn)品及電動(dòng)玩具產(chǎn)品中。而卷繞型和大型產(chǎn)品則多在需要大電流短時(shí)放電，有記憶存儲(chǔ)功能的電子產(chǎn)品中做后備電源，適用于帶CPU的智能家電、工控和通信領(lǐng)域中的存儲(chǔ)備份部件。另外大型超級(jí)電容器通過(guò)串并聯(lián)構(gòu)成電源系統(tǒng)可用在汽車等高能供應(yīng)裝置上。 |
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超級(jí)電容器由于其儲(chǔ)能機(jī)理和自身的特性，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)電容器與電池之間的空白，兼有電池高比能量和傳統(tǒng)電容器高比功率的優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器的主要優(yōu)點(diǎn)包括超過(guò)100萬(wàn)次的超長(zhǎng)充放電循環(huán)壽命、寬廣的工作溫度范圍（-40~ 70℃）、充電速度快、功率密度高、較低的維護(hù)要求等。另外，超級(jí)電容器的生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過(guò)程中均不使用有害化學(xué)品或者有毒金屬，因此是綠色環(huán)保的儲(chǔ)能裝置。
各儲(chǔ)能元器件的性能參數(shù)比較
參數(shù) | 單位 | 鋁電解電容器 | 雙電層電容器 （內(nèi)存?zhèn)浞荩?/div> | 雙電層電容器 （內(nèi)存?zhèn)浞荩?/div> | 鋰離子電池 |
工作溫度 | ℃ | -40~125 | -40~70 | -20~70 | -20~60 |
充電循環(huán) | 千次 | 無(wú)限制 | 100~1 000 | 100~1000 | 0.5~10 |
電容量 | F | ≤2.7 | 0.1~470 | 100~12000 | —— |
比能量 | mWh/g | 0.01~0.3 | 1.5~3.9 | 4~9 | 100~265 |
比功率 | W/g | ＞100 | 2~10 | 3~10 | 0.3~1.5 |
效率 | % | 99 | 95 | 95 | 90 |
工作壽命 | 年 | ＞20 | 5~10 | 5~10 | 3~5 |
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2、超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模分析
智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及發(fā)展前景研究報(bào)告》顯示，2020年我國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模為143.8億元，同比增長(zhǎng)8.61%。
2016-2020年中國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模
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目前超級(jí)電容器在新能源客車、軌道交通、智能儀表、電網(wǎng)設(shè)備、UPS、港口重型機(jī)械、國(guó)防軍工等領(lǐng)域存在廣泛應(yīng)用，2020年超級(jí)電容器應(yīng)用于新能源領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模為59.4億元，占比41.31%；應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模為45.1億元，占比31.36%；應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模為29.3億元，占比20.38%。
2016-2020年中國(guó)超級(jí)電容器細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模
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超級(jí)電容器根據(jù)制造工藝和外形結(jié)構(gòu)可劃分為鈕扣型、卷繞型和大型三種類型，三者在容量上大致歸類為5F以下、5～200F、200F以上。2020年我國(guó)鈕扣型超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為32.47億元，同比增長(zhǎng)9.58%；卷繞型超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為69.37億元，同比增長(zhǎng)8.15%；大型超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為41.96億元，同比增長(zhǎng)8.62%。
2016-2020年中國(guó)超級(jí)電容器概況
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3、超級(jí)電容器競(jìng)爭(zhēng)格局及發(fā)展問題、建議
國(guó)內(nèi)的超級(jí)電容器發(fā)展起步較晚，目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)超級(jí)電容器的廠家有北京合眾匯能、上海奧威、錦州凱美能源等，其技術(shù)水平與國(guó)外廠商的差距正在逐漸縮小。
中國(guó)主要超級(jí)電容器廠商分析
企業(yè)名稱 | 簡(jiǎn)介 |
北京合眾匯能科技有限公司 | 合眾匯能是一家從事先進(jìn)能源技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高科技企業(yè)。總部坐落于北京，并分別成立深圳、天津分公司以及杭州分部，于2017年正式籌建超過(guò)10億元產(chǎn)能的超級(jí)電容研發(fā)生產(chǎn)基地，于2021年正式投產(chǎn)，為大規(guī)模的生產(chǎn)提供基地保障。合眾匯能成立十多年來(lái)，HCCCap系列超級(jí)電容在國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)持續(xù)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行超過(guò)十年，開創(chuàng)性的將超級(jí)電容成功的應(yīng)用于航天衛(wèi)星領(lǐng)域，研制的星箭分離電源系統(tǒng)在航天衛(wèi)星領(lǐng)域進(jìn)入批量發(fā)射應(yīng)用階段，推動(dòng)了衛(wèi)星的民用化進(jìn)程。 |
上海奧威科技開發(fā)有限公司 | 奧威是一個(gè)產(chǎn)、學(xué)、研一體化企業(yè)，也是國(guó)家 “863計(jì)劃”電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)車用超級(jí)電容器課題、及多個(gè)國(guó)家科技支撐計(jì)劃的承擔(dān)單位，2018年3月科技部批準(zhǔn)成立依托奧威的“國(guó)家車用超級(jí)電容器系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心”。 奧威產(chǎn)品已覆蓋了世界上許多商業(yè)化超級(jí)電容器產(chǎn)品的技術(shù)路線，成功開發(fā)出能量密度高達(dá)90Wh/kg的UCK系列產(chǎn)品，并先后榮獲"全國(guó)職工優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)"、"上海市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)"等榮譽(yù)稱號(hào)。 奧威UCK系列有機(jī)混合型超級(jí)電容器、UCR系列有機(jī)對(duì)稱型超級(jí)電容器等產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，并被廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容電動(dòng)城市客車、純電動(dòng)重型牽引車、礦用電機(jī)車、電動(dòng)游覽車、混合動(dòng)力汽車、節(jié)能電梯、混合動(dòng)力工程機(jī)械、港口機(jī)械等諸多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。 |
錦州凱美能源有限公司 | 公司是國(guó)內(nèi)超級(jí)電容器的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，主要從事超級(jí)電容器的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售，公司是遼寧省高新技術(shù)企業(yè)。 公司引進(jìn)了全自動(dòng)卷繞機(jī)、全自動(dòng)套管機(jī)、激光點(diǎn)焊機(jī)等專業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及全自動(dòng)電容分選機(jī)、ARBIN超級(jí)電容測(cè)試儀等專業(yè)的測(cè)試設(shè)備。超級(jí)電容器產(chǎn)品已形成十大系列、十七種類型、四百余種規(guī)格型號(hào)。并可根據(jù)客戶具體要求訂制特殊型號(hào)的超級(jí)電容器?，F(xiàn)已銷往全國(guó)各地，并出口至歐美、日韓等多個(gè)國(guó)家。 |
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超級(jí)電容器若想取得更加廣闊的應(yīng)用空間，需要解決其面臨的能量密度低和單體電壓不一致等問題。比如，利用各種技術(shù)探索開發(fā)新型超級(jí)電容器材料，優(yōu)化單體制作工藝或者開發(fā)新型非對(duì)稱混合電容器等來(lái)提高超級(jí)電容器的能量密度；繼續(xù)提升超級(jí)電容單體及成組模塊性能以及降低生產(chǎn)成本；制訂切實(shí)可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等為超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供保障等。隨著人類環(huán)保意識(shí)的提高和傳統(tǒng)燃料價(jià)格的上漲，超級(jí)電容器的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多，并有望成為未來(lái)的理想儲(chǔ)能元件。
中國(guó)超級(jí)電容器應(yīng)用中存在的問題
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中國(guó)超級(jí)電容器發(fā)展建議
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