超级电容器 头豹词条报告系列

Leadleo.com 客服电话：400-072-5588 超级电容器头豹词条报告系列 李卿云 2023-03-21未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 能源、采矿业/能源设备与服务/能源设备与服务 能源 行业： 新型储能 超级电容器 超级电容器储能 关键词： 行业定义 超级电容器是介于普通电容器和电池之间的一种新型储能… AI访谈 行业分类 按照储能原理不同，超级电容器可分为双电层电容器、赝… AI访谈 行业特征 超级电容器具有充放电速度快、使用寿命长、适用温度… AI访谈 发展历程 超级电容器行业 目前已达到3个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 中国超级电容器储能市场规模2018-2021年呈现缓慢增… AI访谈数据图表 政策梳理 超级电容器行业相关政策6篇 AI访谈 竞争格局 中国超级电容器行业集中度较高，中车新能源、奥威科技… AI访谈数据图表 摘要超级电容器是介于普通电容器和电池之间的一种新型储能器件，主要由集流体、电极、电解质以及隔膜等几部分组成，超级电容器储能的基本原理是通过电解质和电解液之间界面上电荷分离形成的双电层电容来贮存电能。与传统的电化学储能技术相比，超级电容器具有高输出功率、快速响应、免维护、长寿命、较宽的工作温度等优点，可满足多个领域要求，市场规模及应用领域在不断增长中。超级电容器产业链链条较长，链路较为复杂。上游电极、电解液、隔膜属于精细化工行业，专业跨度较大且技术壁垒较强，因此进入门槛较高，上游原材料供应商在定价上拥有较大话语权。且部分材料进口依赖性较强，正处于国产化替代进程中，例如双电层电极材料，中国80%的超级电容器用活性炭材料来自日本的可乐丽（Kuraray），50%的炭黑材料来自日本进口，80%的超级电容器隔膜也依靠海外厂商供给，未来关键材料的国产化程度将成为产业重要制约因素，原材料的国产化与规模化生产将至少为超级电容器提供20%的降本空间。产业链下游应用场景多样，新能源汽车与新型储能的快速发展将为超级电容器开拓巨大市场机遇。中国超级电容器储能市场规模2018-2021年呈先缓慢增长、再小幅下降、最 后进入高速发展的态势，2021年累计装机11.5MW，2018-2021年年均复合增长率为21.2%，预计2022年以后随着中国能源结构优化与超级电容器渗透率稳步提升，储能市场规模将呈快速增长趋势，2027年超级电容器储能市场规模有望达1,342.2MW。 超级电容器行业定义[1] 超级电容器是介于普通电容器和电池之间的一种新型储能器件，主要由集流体、电极、电解质以及隔膜等几部分组成，电极的主要作用是存储能量，集流体用于汇集电流并承载电极活性物质，超级电容器隔膜与电池隔膜的作用相同，将两电极隔离开，防止电极间短路，允许离子通过。超级电容器储能的基本原理是通过电解质和电 解液之间界面上电荷分离形成的双电层电容来贮存电能。 [1]1：https://mp.weixin.… 2：https://mp.weixin.… 3：https://mp.weixin.… 4：中关村储能产业技术联盟 超级电容器行业分类[2] 按照储能原理不同，超级电容器可分为双电层电容器、赝电容电容器和混合型超级电容器。 双电层电容器 根据电化学基本原理，双电层是指在电极/电解液的界面上形成的稳定而符号相反的双层电荷，电解液中的阴阳带电离子在一定的电场作用下，分别移动到与所带电性相反的电极，并靠静电作用吸附在电极材料表面。双电层电容器的正负极为对称结构，材料选用活性炭、碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶、纳米结构石墨等，其中活性炭使用最广。双电层电容器是一种物理储能方式，利用多孔炭电极/电解液界面实现双电层储能，工作温度在-40℃-70℃之间，循环寿命大于100万次，已实现商业化应用，是目前超级电容器应用的主流。 超级电容器分类 赝电容电容器 赝电容电容器是基于赝电容或称准电容的电化学超级电容器，可视为双电层电容器的一种补充形式。赝电容产生于部分电吸附过程和电极表面或氧化物薄膜的氧化还原反应中，赝电容的储能是一个法拉第过程，类似于电池的充放电，涉及电荷穿过双电层的过程。赝电容的电极材料采用金属氧化物或导电聚合物，工作温度 在-20℃-65℃之间，循环寿命大于1万次，当前应用成本高昂，技术尚不成熟，产业化前景不明朗。 混合型超级电容器 混合型超级电容器是在对双电层电容器与赝电容电容器的研究基础上诞生，电极材料既有活性炭材料，也包含二次电池材料，采用物理储能+化学储能的原理，能量密度较高，功率密度较低，工作温度在-20℃-55℃之间，循环寿命大于5万次，当前处于商业化早期，是超级电容器未来研究的重要方向。 [2]1：https://mp.weixin.… 2：《储能技术及应用》，… 超级电容器行业特征[3] 超级电容器具有充放电速度快、使用寿命长、适用温度范围宽、安全可靠性高等特点，使其在诸多应用领域具备明显优势，尤其在轨道交通领域环保效益显著。2021年超级电容器储能装机规模达11.5MW，同比增长75.3%，随着中国能源结构优化转型与新型储能市场的快速增长，超级电容器在储能市场应用前景呈一片蓝海。 1环保效益显著 超级电容器应用于轨道交通领域环保效益显著。 超级电容器具备高功率密度优势，在轨道交通领域，超级电容器储能系统作为能量回馈系统和动力系统进入规模化推广应用，以地铁再生能量回馈系统应用为例，使用超级电容器的单地铁线路月节电量达2.7万度，每年节电约33万度，经济效益和环保效益显著。 2应用场景丰富 超级电容器具有充放电速度快、使用寿命长、适用温度范围宽、安全可靠性高等特点，使其在诸多应用领域具备明显优势。 超级电容器当前广泛应用于多种工业、商业和住宅的智能计量仪表，智能仪表可记录用电情况并将该信息报告给电力公司，以便监测和计费，超级电容器能够为定期发送该数据提供必要的补偿功率，同时节约用电，提高仪表的可靠性，避免电网失效时的限制用电和断电造成的破坏性后果。公交客车等新能源车辆运行频繁，利用超级电容器的功率特性和寿命特性，可开发快充型车辆，实现站点快速充电，降低新能源车辆的充电设施和场地投入，并且能够大幅提升车辆的低温地域和高温地域的适应性。另外超级电容器还可以作为燃料电池系统的辅助驱动电源，可以大大提升燃料电池的系统性能。 3市场前景广阔 超级电容器在储能领域的市场应用前景广阔。 根据中国能源研究会储能专委会数据，2018年中国超级电容器储能在电化学储能市场渗透率为0.6%，装机规模仅6.4MW，2021年超级电容器储能渗透率为0.2%，装机规模达11.5MW，同比增长75.3%。随着中国能源结构优化转型与新型储能市场的快速增长，超级电容器在储能市场应用前景呈一片蓝海。 启动期1990~2014 1993年，日本松下电器公司开发出2.3V/2,000F的大容量超级电容器，使超级电容器的应用市场由电 子消费转向电动车、混合动力大巴等行业。20世纪90年代，超级电容器已经可以实现单体耐压2.3V，容量1,500F，瞬时放电电流100A以上，同时可在数秒内快速充电。从此，碳基电化学电容器开始得到大规模商业应用，其中日本企业率先占据全球的大容量电容器市场。20世纪90年代后，全球多个国家都开始进行大容量高功率型电化学电容器的研发和生产，俄罗斯Econd公司和ELIT公司生产SC牌电化学电容器，其标称电压为12-450V，电容从1F至几百法，适合需要大功率启动动力的场合。1996年，俄罗斯Eltran公司研制出采用纯电容器作电源的电动汽车样品。2001年，美国Telcordia公司的G.G.Amatucci报告了使用锂离子电解液、锂离子电池材料和活性炭材料组合的新型 混合电容器，其正、负极分别依靠双电层电容和锂离子嵌入/脱嵌的机制储能，能量密度达 [3]1：http://www.028-o… 2：http://www.china-… 3：http://www.china-… 4：中国超级电容产业联盟… 超级电容器发展历程[4] 超级电容器行业迄今主要经历三个发展阶段：在1879-1989年的萌芽期，双电层电容器的原理被提出，此后科学家对此不断补充完善，20世纪70年代末，超级电容器开始被商业标准化生产。在1990-2014年的启动期，碳基电化学电容器开始得到大规模商业应用，全球多个国家积极研发大容量高功率型电化学电容器，并研制出采用纯电容器作电源的电动汽车样品，超级电容器的应用市场由电子消费转向电动车、混合动力大巴等行业，相对双层电容器能量密度更高的锂离子电容器诞生并开始验证使用，中国超级电容器的应用领域不断拓宽，技术上紧追美国和韩国。在2014年至今的高速发展期，中国超级电容器的研发和生产能力大幅迈进，产品技术水平 萌芽期1879~1989 1879年，Helmholz提出了第一个金属电极表面离子分布的模型，该模型描述了电极/电解质界面的 双电层电容性质，而后不断有学者对此进行修正和补充。利用该原理，1957年，美国通用电气公司的Becker申请了第一个由高比表面积活性炭为电极材料的电化学电容器专利，提出可以将小型电化学电容器用作储能器件。1968年，美国俄亥俄州标准石油公司（StandardOilCompanyofOhio，SOHIO）的RobertA.Rightmire提出了利用高比表面积碳材料制作双电层电容器的专利。随后，该技术被转让给日本NEC公司，NEC公司从20世纪70年代末开始生产商业标准化的超级电容器。 双电层电容器的原理被提出，此后不断经过科学家补充完善，美国通用电气公司在此基础上申请了第 一个由高比表面积活性炭为电极材料的电化学电容器专利，认识到小型电化学电容器可用作储能器件。20世纪70年代末，超级电容器开始被商业标准化生产。 与产能规模均达到国际先进水准。 20Wh/kg，成为电化学混合电容器发展的又一里程碑。2001年，中国科学技术部首次将超级电容器研制纳入“863重大汽车专项”，继仪器仪表领域应用之后，开启中国新能源汽车应用和仪器仪表类应用研究并行、跟随美国Maxwell和日韩相关技术发展的阶段。2004年后，日本富士重工公开了一种以活性炭为正极，经过预嵌锂处理的石墨类碳材料为负极的新型混合型电容器的制造专利，并将其命名为“锂离子电容器（lithium-ioncapacitor，LIC）”。相比双电层电容器，该锂离子电容器的能量密度可实现大幅提升。2008年，日本的JMEnergy公司率先生产锂离子电容器，目前已在日本开始验证使用。从2010年起，中国国产超级电容器已经陆续开始在新能源客车、风力发电、现代有轨电车、轨道交通储能、智能三表、电力配网设备等领域开始批量应用。 碳基电化学电容器开始得到大规模商业应用，其中日本企业率先占据全球的大容量电容器市场。全球多个国家开始进行大容量高功率型电化学电容器的研发和生产，并研制出采用纯电容器作电源的电动汽车样品，超级电容器的应用市场由电子消费转向电动车、混合动力大巴等行业，相对双层电容器能量密度更高的锂离子电容器诞生并开始验证使用。中国超级电容器的应用领域不断拓宽，技术上紧追美国和韩国，产能规模也逐步追上甚至超越韩国。 高速发展期2014~至今 2014年，中国车用超级电容器第一部行业标准《车用超级电容器》（QC/T741-2014）颁布。2015年，宁波中车新能源科技有限公司采用超高速分散技术和原位合成技术，制备得到“零应变结构”的钛酸锂/碳复合材料，并利用该材料制造了世界上第一支超高比能量（21Wh/kg）和容量 （30,000F）的混合型超级电容器，并实现小批量生产，产品顺利通过科技成果鉴定，结论为国际领先水平。2015年后，中国超级电容器行业进入快速增长期，在储能式有轨电车、超级电容客车、超级电容路灯等领域形成国际首创应用，在轨道交通、风力发电、智能三表、电动船舶、ETC （Elec