1、超級電容器分類及性能參數(shù)
超級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能裝置，其容量可達幾百至上千法。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的使用壽命；而與蓄電池相比，它又具有較高的比功率，且對環(huán)境無污染。
超級電容器分類
分類 | 內(nèi)容 |
按電極材料的不同 | 炭-炭超級電容器，金屬氧化物超級電容器和聚合物超級電容器。另外，目前也出現(xiàn)了混合不對稱超級電容器，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稱超級電容器。 |
按電解液的不同 | 固態(tài)電解質(zhì)超級電容器和液態(tài)電解質(zhì)超級電容器。固態(tài)又可分為水系和非水系，而液態(tài)則分為有機和無機。 |
按儲能機理的不同 | 雙電層電容，它是基于電極和電解液表面的雙電層來存儲能量；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)生欠電位沉積來存儲能量。 |
據(jù)制造工藝和外形結(jié)構(gòu)的不同 | 超級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，它們由于其特點的不同，運用領(lǐng)域也有所差異。鈕扣型產(chǎn)品具備小電流、長時間放電的特點，可用在小功率電子產(chǎn)品及電動玩具產(chǎn)品中。而卷繞型和大型產(chǎn)品則多在需要大電流短時放電，有記憶存儲功能的電子產(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)域中的存儲備份部件。另外大型超級電容器通過串并聯(lián)構(gòu)成電源系統(tǒng)可用在汽車等高能供應(yīng)裝置上。 |
資料來源：智研咨詢整理
超級電容器由于其儲能機理和自身的特性，可以彌補傳統(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。超級電容器的主要優(yōu)點包括超過100萬次的超長充放電循環(huán)壽命、寬廣的工作溫度范圍（-40~ 70℃）、充電速度快、功率密度高、較低的維護要求等。另外，超級電容器的生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過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)保的儲能裝置。
各儲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 |
資料來源：智研咨詢整理
2、超級電容器市場規(guī)模分析
智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國超級電容器行業(yè)市場運行態(tài)勢及發(fā)展前景研究報告》顯示，2020年我國超級電容器市場規(guī)模為143.8億元，同比增長8.61%。
2016-2020年中國超級電容器市場規(guī)模
資料來源：智研咨詢整理
目前超級電容器在新能源客車、軌道交通、智能儀表、電網(wǎng)設(shè)備、UPS、港口重型機械、國防軍工等領(lǐng)域存在廣泛應(yīng)用，2020年超級電容器應(yīng)用于新能源領(lǐng)域的市場規(guī)模為59.4億元，占比41.31%；應(yīng)用于交通運輸領(lǐng)域的市場規(guī)模為45.1億元，占比31.36%；應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的市場規(guī)模為29.3億元，占比20.38%。
2016-2020年中國超級電容器細分市場規(guī)模
資料來源：智研咨詢整理
超級電容器根據(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年我國鈕扣型超級電容器行業(yè)市場規(guī)模為32.47億元，同比增長9.58%；卷繞型超級電容器行業(yè)市場規(guī)模為69.37億元，同比增長8.15%；大型超級電容器行業(yè)市場規(guī)模為41.96億元，同比增長8.62%。
2016-2020年中國超級電容器概況
資料來源：智研咨詢整理
3、超級電容器競爭格局及發(fā)展問題、建議
國內(nèi)的超級電容器發(fā)展起步較晚，目前國內(nèi)主要生產(chǎn)超級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)水平與國外廠商的差距正在逐漸縮小。
中國主要超級電容器廠商分析
企業(yè)名稱 | 簡介 |
北京合眾匯能科技有限公司 | 合眾匯能是一家從事先進能源技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高科技企業(yè)?？偛孔溆诒本?，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10億元產(chǎn)能的超級電容研發(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，HCCCap系列超級電容在國網(wǎng)、南網(wǎng)持續(xù)、穩(wěn)定、可靠運行超過十年，開創(chuàng)性的將超級電容成功的應(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)域進入批量發(fā)射應(yīng)用階段，推動了衛(wèi)星的民用化進程。 |
上海奧威科技開發(fā)有限公司 | 奧威是一個產(chǎn)、學(xué)、研一體化企業(yè)，也是國家 “863計劃”電動汽車重大專項車用超級電容器課題、及多個國家科技支撐計劃的承擔(dān)單位，2018年3月科技部批準(zhǔn)成立依托奧威的“國家車用超級電容器系統(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)化超級電容器產(chǎn)品的技術(shù)路線，成功開發(fā)出能量密度高達90Wh/kg的UCK系列產(chǎn)品，并先后榮獲"全國職工優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎"、"上海市科學(xué)技術(shù)一等獎"等榮譽稱號。 奧威UCK系列有機混合型超級電容器、UCR系列有機對稱型超級電容器等產(chǎn)品均實現(xiàn)了量產(chǎn)，并被廣泛應(yīng)用于超級電容電動城市客車、純電動重型牽引車、礦用電機車、電動游覽車、混合動力汽車、節(jié)能電梯、混合動力工程機械、港口機械等諸多領(lǐng)域，實現(xiàn)了工程應(yīng)用。 |
錦州凱美能源有限公司 | 公司是國內(nèi)超級電容器的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，主要從事超級電容器的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售，公司是遼寧省高新技術(shù)企業(yè)。 公司引進了全自動卷繞機、全自動套管機、激光點焊機等專業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備及全自動電容分選機、ARBIN超級電容測試儀等專業(yè)的測試設(shè)備。超級電容器產(chǎn)品已形成十大系列、十七種類型、四百余種規(guī)格型號。并可根據(jù)客戶具體要求訂制特殊型號的超級電容器。現(xiàn)已銷往全國各地，并出口至歐美、日韓等多個國家。 |
資料來源：智研咨詢整理
超級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)新型超級電容器材料，優(yōu)化單體制作工藝或者開發(fā)新型非對稱混合電容器等來提高超級電容器的能量密度；繼續(xù)提升超級電容單體及成組模塊性能以及降低生產(chǎn)成本；制訂切實可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)等為超級電容產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供保障等。隨著人類環(huán)保意識的提高和傳統(tǒng)燃料價格的上漲，超級電容器的應(yīng)用將會越來越多，并有望成為未來的理想儲能元件。
中國超級電容器應(yīng)用中存在的問題
資料來源：智研咨詢整理
中國超級電容器發(fā)展建議
資料來源：智研咨詢整理