“渐行渐近”的超级电容器

  北极星智能电网在线讯:作为一种新型的储能器件，超级电容器具有“常规使用的寿命长、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度”四大显著特点，可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域有很广阔的发展前途，业已成为许多国家和地区研究的热点课题之一。

  国外研究超级电容器起步较早，技术相对成熟。日、美、欧洲等均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目，提出了近期和中长期发展计划。美国的USMSC计划、日本的NewSunshine计划和欧洲的PNGU计划均将超级电容器列入开发内容。

  我国将“超级电容器关键材料的研究和制备技术”列入《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》，作为能源领域中的前沿技术之一。“十二五”期间，在低碳、节能、环保政策的驱动下，我国大容量(100F以上，甚至达到20万F)和更高功率(如8~10kW/kg)的超级电容器市场正在踏上一条快速地发展的轨道。

  根据Research and Markets的研究报告显示，2014年全球超级电容器市场收益达到38亿美元，预计未来五年的年复合增长率有望达到21.3%。其中，我国市场的超级电容器需求达到全球市场的12.1%。而一旦新能源汽车等应用打开，市场更将迎来快速的增长。

  超级电容器能帮助汽车、轨道交通以及可再次生产的能源发电等领域更好地实现节能与减排，可预见其未来市场将十分巨大。其中，用于装配在启停系统车辆的超级电容器预计到2020年全球市场将超过3.5亿美元。

  2015年3月，我国交通部发布《关于快速推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施建议》，提出重点推广应用插电式(含增程式)混合动力汽车、纯电动汽车，研究推广应用储能式超级电容汽车等其他新能源汽车，到2020年我们国家新能源城市公交车将达到20万辆。根据“十三五”规划，五年内全国新能源汽车累计产销量达到500万辆，并鼓励城市公交和出租汽车使用新能源汽车，全力发展纯电动汽车和插电式混合动力汽车。

  作为典型的资本密集型产业，超级电容器的关键技术仍需行业内人士的不停地改进革新与突破。首先，如何获得高性能、低成本炭材料将成为技术攻关的关键。纵观双电层电容器对多孔电容炭材料性能有“六高”，即高比表面、高中孔率、高电导率、高堆积比重、高纯度、超高的性价比。这些指标间彼此相互矛盾、极难兼顾，必须精心调节优化，而在超级电容器的成本中，作为精细化工产品的超高比表面活性炭占了很大部分。

  其次，作为超级电容器核心技术，高电导率电解液的技术突破也同样重要。目前，超级电容器所用电解质主要为四氟硼酸四乙基铵和甲基三乙基四氟硼酸铵材料，溶剂广泛使用乙腈，其黏度低，电导率高。但乙腈毒性较大，沸点很低易燃烧，电动车使用超级电容器中出现过燃烧等安全事故。日本等一些发达国家已禁止乙腈体系超级电容器用于电动车。目前，国内外正在加紧开发如GBL、EA、PC等新型溶剂。

  最后，超级电容器单体低内阻电极工艺与装配技术作为超级电容器核心技术之一，与其使用预制厚极片贴在涂炭铝箔上的工艺相比，国产超级电容器多采用类似锂离子电池的直接涂炭方法其实通用性更强，如果技术攻关取得突破，随着产业化生产，我国有望这在方面实现超越。

  在不断提高性能等关键技术的同时，国内生产企业还在积极扩大生产规模以达到较佳的规模效益，降低使用成本，以及进一步探索不一样的行业的应用需求，并研究开发出有明确的目的性的技术解决方案等。相信在新能源汽车、太阳能、风电、轨道交通等巨大市场需求的内驱动下，超级电容器核心技术的突破与成本的降低将逐步实现，超级电容器的“春天”也将愈来愈近。

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