中商情报网讯:超级电容器是一种能够快速储存和释放电能的储能装置,具有功率密度大、充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、节能环保等特点。近年来中国将超级电容器产业的发展提升至国家战略层面,超级电容器的市场规模逐年提升,超级电容器产业迎来了快速发展时期。未来,随着电网、轨道交通、消费电子等下游应用领域对超级电容应用的增长,中国的超级电容器市场将继续保持高速增长态势,预计到2022年中国超级电容器市场规模有望达到200亿元。
一、超级电容器行业综述
1、超级电容器行业定义及分类
超级电容器是一种能够快速储存和释放电能的储能装置,具有功率密度大、充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、节能环保等特点。根据储能机理的不同,超级电容器可分为双电层电容器和赝电容器。
资料来源:中商产业研究院整理
当前超级电容器通常指双电层电容器,由正极、负极、电极之间的隔膜以及电解液构成。
正极:电源中电位(电势)较高的一端,与负极相对
负极:电源中电位(电势)较低的一端,与正极相对。
隔膜:是电解反应时用以将正负两极分开,防止它们在电解池中直接反应而损失能量的一层薄膜。
电解液:是化学电池、电解电容等使用的介质(有一定的腐蚀性),为它们的正常工作提供离子,并保证工作中发生的化学反应是可逆的。
在双电层电容器中,电荷在近表面的区域聚集,吸引了电解液中的正负离子,因而电极和电解质间形成静电场用以储能。由于在两极均各有一层正负电荷对,故称之为双电层电容器。与铅酸蓄电池、锂电池相比,双电层电容器的储能反应是高度可逆的物理吸附,循环稳定性极好,具有功率密度高,充放电速度极快,能量转换效率高,使用寿命长,温度工作性能强大,安全系数高等特点,但由于吸附的电荷有限,能量密度并不高。
资料来源:中商产业研究院整理
2、超级电容器行业发展历程及发展现状
超级电容器的研发最早可以追溯到1962年,美国标准石油公司(SOHIO)制作出一种工作电压为6V,以碳材料为电极的电容器。随后在1970年,该公司又开发出非水电解液多孔碳超级电容器。1971年后金属氧化物或氮化物开始被作为电化学电容器电极活性物质。1979年日本将开发出的超级电容器应用于电动汽车的电池启动系统,开启了电化学电容器的首次商业应用。
中国对超级电容器的研究始于上世纪80年代,最早由高等院校和研究机构对超级电容器展开技术攻关。经过二十多年的不断尝试,中国的科研人员在电极材料与电解液研究领域取得了丰硕的研究成果。2005年中国制订了《超级电容器技术标准》,填补了中国超级电容器行业标准的历史空白。同年,中国科学院电工所完成了用于光伏发电系统的超级电容器储能系统的研究开发工作。2006年,首条超级电容器公交线路在上海投入商业化运营,也是在这一年,超级电容器作为储能装置在轮胎式集装箱龙门起重机上的应用取得了良好效果。之后几年,中国研制的超级电容器成功应用在大型场馆、交通枢纽等场地的照明系统,可用于智能电网的大功率超级电容器也被研制出来。2016年工信部发布了中国首项超级电容器基础标准《超级电容器分类及型号命名方法》,这标志着超级电容器设备正式步入规范化生产阶段。2017年国家科技部正式将"基于超级电容器的大容量储能体系及应用",列入国家重点基础研究发展规划(简称973规划)。
随着国家对新能源产业政策扶持力度的加大,超级电容器产业的发展近年来受到高度重视。中国国内目前可生产双电层电容器产品的主要有宁波中车、奥威科技、北京集星、锦州凯美、江海股份、哈尔滨巨容等十多家企业。中国国内超级电容器制造商们的自主研发能力不断提高,与国外厂商差距正在不断缩小,其中宁波中车研制出的适用于有轨和无轨电车的石墨烯基超级电容器与奥威科技开发的车用超级电容器均达到了世界领先水平。超级电容器行业作为新兴行业,其发展壮大不仅需要企业不断加强自身的研发生产能力,还需要政府和行业协会的积极引导与大力支持,从而提升优质企业的综合实力,带动整个行业的快速发展。