前言

近年來(lái)，新能源技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步層出不窮。當(dāng)產(chǎn)業(yè)的視角還停留在由特斯拉等企業(yè)帶動(dòng)的鋰電池技術(shù)時(shí)，一種被諸多行業(yè)分析師認(rèn)為即將開(kāi)啟千億市場(chǎng)的的黑科技產(chǎn)品——超級(jí)電容，已經(jīng)步入快速發(fā)展的通道。

超級(jí)電容（EDLC：雙電層電容器）不像陶瓷電容器和電解電容器那樣擁有電介質(zhì)，取而代之，它使用的是固體（電極）和液體（電解液）在界面上形成的電氣雙層（雙電層）的狀態(tài)來(lái)取代了電介質(zhì)?？傮w而言，超級(jí)電容具有如下特點(diǎn)：

充電速度快，充電10秒～10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上；

循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，村田的超級(jí)電容循環(huán)次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)次，沒(méi)有“記憶效應(yīng)”；

大電流放電能力超強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)換效率高，過(guò)程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；

功率密度高，可達(dá)300W/KG~5000W/KG，相當(dāng)于電池的5~10倍；

產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過(guò)程均沒(méi)有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；

超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；并且村田的超級(jí)電容還有耐高溫到85度的DMT系列；

檢測(cè)方便，剩余電量可直接讀出；

由于超級(jí)電容以其大容量、高功率、壽命長(zhǎng)、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)越的性能，因此可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學(xué)電池，并且具有比傳統(tǒng)的化學(xué)電池更加廣泛的用途。

2015 年全球超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到173.46 億美元，2015年中國(guó)超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá)接近35-40 億元。從產(chǎn)業(yè)的調(diào)研看，全球超級(jí)電容市場(chǎng)都未來(lái)五年有望年復(fù)合增長(zhǎng)率有望達(dá)到20%以上。

尤其是隨著石墨烯材料新材料運(yùn)用以及超級(jí)電容小型化的技術(shù)不斷發(fā)展，推動(dòng)超級(jí)電容應(yīng)用范圍從最初的電子設(shè)備領(lǐng)域擴(kuò)展到汽車、工業(yè)和消費(fèi)品、交通機(jī)械設(shè)備、可再生能源以及電網(wǎng)等動(dòng)力領(lǐng)域和儲(chǔ)能領(lǐng)域。

超級(jí)電容的應(yīng)用領(lǐng)域

從超級(jí)電容優(yōu)良的性能可以看出，未來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛滲透有著巨大的優(yōu)勢(shì)，從而在空間上可能延伸出無(wú)限的可能性。筆者認(rèn)為，從產(chǎn)業(yè)下游需求結(jié)合國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈背景的視角來(lái)看，超級(jí)電容在以下方面的應(yīng)用值得重視，或許將會(huì)率先爆發(fā)。

首先是可穿戴設(shè)備、穿戴醫(yī)療等消費(fèi)電子領(lǐng)域。中國(guó)可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展從2010年起步，近幾年開(kāi)始得到發(fā)展，2014年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到66.2億元，預(yù)計(jì)2015年中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)將達(dá)到112.7億元，同比增長(zhǎng)70.2%。尤其是隨著中國(guó)5G時(shí)代的到來(lái)，互聯(lián)之下可穿戴設(shè)備將會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

可穿戴設(shè)備的在日益小型化的同時(shí)，各種性能的進(jìn)步和疊加反而加大了瞬間功率輸出的要求。超級(jí)電容與傳統(tǒng)紐扣電池并聯(lián)，能有效實(shí)現(xiàn)該功能，而且能起到穩(wěn)定電壓的作用，因此在可穿戴設(shè)備中的滲透率將會(huì)越來(lái)越高。從產(chǎn)業(yè)調(diào)研來(lái)看，日系超級(jí)電容在小型化方面做的很有特色，如村田制作所的超級(jí)電容不僅實(shí)現(xiàn)了小型薄型化，還實(shí)現(xiàn)了高功率、高能量化。

其次，軌道交通領(lǐng)域。軌道交通在中國(guó)市場(chǎng)有著巨大的存量，而隨著中國(guó)一帶一路戰(zhàn)略的實(shí)施，這種需求還在進(jìn)一步擴(kuò)大。超級(jí)電容應(yīng)用在軌道車輛制動(dòng)的時(shí)候，回收制動(dòng)能量，存儲(chǔ)于超級(jí)電容中，當(dāng)車輛再加速時(shí)，超級(jí)電容將這些能量釋放出來(lái)，起到節(jié)能的作用。

也正是由于中國(guó)巨大的存量市場(chǎng)，中國(guó)中車集團(tuán)投入了巨大的研發(fā)，取得了不錯(cuò)的研發(fā)成果。目前在動(dòng)力型超級(jí)電容領(lǐng)域，中國(guó)中車已經(jīng)取得部分全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

第三是新能源汽車。根據(jù)近日乘聯(lián)會(huì)發(fā)布的全年新能源汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)看，2017年共銷售556393輛新能源乘用車，其中純電動(dòng)車銷量為448820輛，同比2016年增幅高達(dá)81%。從全球趨勢(shì)看，歐美各國(guó)紛紛表示停售燃油車計(jì)劃，未來(lái)新能源汽車的增長(zhǎng)將是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)巨大增量。

由于超級(jí)電容目前自身存在兩點(diǎn)缺陷：一是安全性，過(guò)快的充電速度和過(guò)高的放電效率導(dǎo)致安全性更難控制；二是較低的安全電壓，這制約了其在驅(qū)動(dòng)汽車上對(duì)鋰電池的替代，目前只在汽車的啟停系統(tǒng)和純超級(jí)電容器客車領(lǐng)域有所運(yùn)用。

目前，產(chǎn)業(yè)正在加大研發(fā)的石墨烯電極新技術(shù)，采用單層石墨烯薄膜制備,可以大大提高能量密度,保持電極的多孔性特征。從目前看到技術(shù)進(jìn)展看,有望提升能量密度甚至達(dá)到10倍以上。將可以大大改變目前超級(jí)電容性能上的不足。