超級電容成大有可為 變革行業前景可期

據報道，總部位于法國普羅旺斯的下一代儲能系統制造商NAWATechnologies完成最新一輪1300萬歐元的融資，新融資將推進其大規模加工下一代超級電容電池。

本文來源：微信公眾號 樂晴智庫精選 ID：lqzk767

NAWATechnologies公司開發出一種能源處理辦法，它可以多儲存100倍的電能，比傳統電池節省150倍的成本，并將電池廢料對環境的影響降低了5倍。

NawaTechnologies官方表示，該電池系統能夠在短短數秒中完成充電，同時由于沒有發生化學反應，其使用壽命非常長，充電周期可以高達100萬次。

充電時間長、續航里程短是制約電動車進一步發展的兩大難題。下一代超級電容電池的出現，將完美處理這個問題。NAWATechnologies表示，其超級電容電池將取代鋰電池系統，使用市場包括混合動力汽車、純電動車（BEVs）和燃料動力電池汽車（FCEVs）等，極大地提高能源效率。業內人士稱，NAWA公司的“超高速碳”電池和使用納米技術正在顛覆能源行業，目前其性能無人能及。

另外，日前特斯拉與寧德時代就無鈷電池進行合作談判，特斯拉收購Maxwell，自主研發電池采用干電級+超級電容路線，平抑電動車相較油車的頓挫感。預計特斯拉即將在四月二十日電池日上宣布“無鈷”電池，大概率為Maxwell加工的采用新型高鎳正極+預鋰化負極+干電池技術+超級電容的新型鋰電池以及采用CTP技術的超級磷酸鐵鋰電池兩款產品。超級電容器+電池系統有望提升快沖性能，預計將來有望逐步滲透成為趨勢。

超級電容，又名電化學電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。它不同于傳統的化學電源，是一種介于傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，緊要依賴雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。

由于超級電容具有瞬時高功率、快速充放電、循環壽命長等特點超級電容被廣泛使用于輔助峰值功率、備用電源、存儲再生能量、替代電源等場景，在新能源汽車、軌道交通、工業控制、風力光伏發電和軍工范疇前景廣闊。從市場規模角度，交通運輸、工業、新能源范疇分別占比38%、30%、21%，交通依然是最大的使用范疇。

依據我國科學院電工研究所數據，18年全球超級電容市場規模300億美元，預計2025年可以達到一千億美元的市場規模。國內有望在2025年達到400億的規模，有軌電車、城市公交、AGV、風能、光伏發電范疇都有比較快的上升。

從構成看，超級電容器緊要由電極、電解液、隔膜、引線等輔助材料組成，其中電極、電解液和隔膜材料（特別是電極材料）對超級電容器的性能起著決定性的影響，也基本決定最終產品的類型與特性。電極、電解液和隔膜的先后順序是對三者技術難度的排序，目前電極技術壁壘最高，電解液次之，隔膜相對容易（競爭較為猛烈）。

超級電容器是介于傳統電容器與電池之間的新型儲能器件，與傳統電容器和電池相比均具有分明優點：1）其容量在0.1~6000F之間，比同體積的傳統電容器容量大2000~6000倍；2）具有更高的功率密度，可達300~5000W/kg，是傳統電池的5~10倍；3）超級電容器的充電效率比較高，且充電時不會對電極材料結構造成影響，重疊長時間的放置不會降低電容器電壓，因此循環壽命較長，可達105次以上；4）超級電容器免維護、環境友好、更換成本較低。這些特點使得其在新能源汽車，能源管理系統和電子器件能源系統中具有廣闊的市場空間。

“十三五”期間，推動我國超級電容器行業的發展的緊要動力依然在于政策，新能源汽車、風電、交通軌道、電力、軍工等超級電容使用范疇都是國家“十三五”期間政策重點扶持對象。依據智研咨詢預測，2019~2020年超級電容器市場年均復合增速將維持在30%左右，到2020年規模有望達到150億元。

超級電容在消費電子市場正在部分替代傳統鋰電池。便攜設備、小功率電器、智能手表等多采用較小尺寸的超級電容器，使用較為成熟。三星在2018年公布了GalaxyNote9，在這款產品中，三星用超級電容替代了傳統的鋰電池，并引入無線充電技術，在SPen插回手機時能夠自動充電。在實際中，三星Note9的SPen可以在40s內洋溢電，使用時間達到40分鐘，同時頻繁的充放電對超級電容壽命影響很小。

在電力范疇，超級電容器緊要用在風能、太陽能發電等。一方面，超級電容可以作為風電變槳系統的后備電源，在電力供應停止的時候把槳葉的方向轉到安全位置，以保證電動變槳系統可靠安全地運行。新型的電網需求正在上升。

雖然傳統電網架構承擔了電網的大部分職能，但是電網形式的演化正在促使 電力 部門采用電池和超級電容器的組合系統作為輔助技術，滿足各種類型的電網需求。在杜克能源為美國北卡萊羅納州Gaston的配電變電站裝配的新一代電網儲能系統中，便采用了Maxwell超級電容器與電池的組合儲能系統。

隨著5G技術日趨成熟和商用臨近，我國物聯網連接數預計將迎來高速上升，超級電容可以用在智能四表中給時鐘芯片和斷電保護供應電源。作為基于授權頻段的低功耗廣域網蜂窩物聯網技術，NB-loT適合室內四表、地下管網等使用，而這正是智慧城市的緊要場景。

超電行業處于起步階段，市場規模不斷張大。國外超級電容廠商技術領先，國內起步較晚。由于成本高，技術難度大及工藝要求高等原由，超級電容行業目前尚未到達產業成熟期，廠商數量相對較少，全球市場規模僅在百億美元量級，我國市場規模僅在十億美元量級。

超級電容市場參與者以國外公司為主，美日歐廠商產業化較早，技術全面領先，占據大部分超級電容市場，建立了一定的技術壁壘。

超級電容市場國外廠商緊要參與者有：Maxwell（美國）-全球最大的超級電容器廠商，被特斯拉收購；ELNA（日本）-日本緊要的超級電容制造商；VinaTechnology（韓國）-在1-1000F圓柱形電容器范疇擁有全球最大的加工量力；ECOND（俄羅斯）-在超級電容器范疇有超過20年的研究歷史，產品以大功率超級電容為主。

超級電容器通過使電解液極化來靜電儲存能量。雖然是電化學裝置，但其儲能機理中不涉及化學反應。這一機制是高度可逆的，準許超級電容器被充放電數十萬甚至數百萬次。Maxwell的超級電容產品正負極均為活性碳電極，在工作時，活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的電容量。

2019年五月，特斯拉以55％的溢價耗資2.18億美元收購了超級電容和電池制造公司Maxwell，該公司緊要從事加工和銷售超級電容器、高壓電容器，并專注于研發干電池電極，擁有多項電池制造方面的技術和專利；同年十月，特斯拉收購了加拿大電池制造公司Hibar Systems，并在弗里蒙特廠建立了第一條試點電池產線。

同年十二月，特斯拉申請了一項電池技術的專利。專利顯示，通過使用新型化學材料，可以獲得容量更大、壽命更長而且成本更低的電池，其性能將遠遠超過目前廣泛使用于電動車與其他能源儲存使用范疇的鋰電池。

馬斯克認為Maxwell擁有大量技術，收購Maxwell是一個“大交易”,并且可能對其業務出現“巨大影響”。尤其是馬斯克認為Maxwell的干電極技術將可能對電芯技術的發展帶來巨大影響。

鋰電池+超級電容提升性能現有新能源動力鋰離子電池具有局限性，在車輛經歷反復性啟動和停止過程后，會影響動力鋰離子電池的循環效率。而用超級電容與電池并聯的方式，可以提高循環效率，有利于提高新能源汽車在低溫啟動的能力，從超級電容對動力鋰離子電池進行涓流充電可以提高動力鋰離子電池的壽命，為超級電容在新能源汽車動力上的使用供應了更多的可能性，超級電容可作為啟停、能量回收、加速和充電的倍率電源，又由于能力密度過低，不適合作為主動力電源。

關于超級電容目前還不具備成為獨立汽車動力源的條件，關于超級電容的使用，有可能會和鋰電池搭配，形成“混合動力”。超級電容將作為啟停瞬時功率較大、溫度條件較差時的主供電源，而在正常運行工況下，由鋰電池供應能量。

電池與超級電容器組成“混合動力”系統，將打造極優質動力源。超級電容有望用于Semitruck、Cybertruck以及特斯拉儲能業務部分。特斯拉純電動皮卡Cybertruck、即將投產的純電動半掛SemiTruck等車型，對瞬時充放電的功率提出了更高的要求。此外，特斯拉的PowerPack儲能裝置等產品，也對瞬時大功率充放電有著很高的要求，超級電容器功率大，有望使用在特斯拉的這幾類產品中。

國內超級電容產業起步較晚，80年代才開始超級電容的研究工作，而海外領先公司80年代已開始大規模商業化。國內新宙邦電容器化學品業務處于全球龍頭地位，市占率超過50%。其中超級電容器電解液和溶質國內領先，Maxwell是公司電容器業務緊要客戶，隨著超級電容在新能源汽車的滲透率提升，將顯著受益。

國內廠商技術成熟度相對較低，目前國內超級電容廠商緊要有錦州凱美能源、北京集星聯合電子、深圳現在時代、上海奧威、江海股份等。錦州凱美能源是國內最大的超級電容器制造商；北京合眾匯能2007年由清華大學納米碳材料核心團隊創立，國內超級電容電極材料領先公司，唯一一家在國家電網繼續運行時間超過10年的超級電容廠商；上海奧威科技是國內公交車用超級電容龍頭；江海股份是鋁電解電容龍頭，近年發展了超級電容業務，鋰電子超級電容技術性能達到國際先進水平。

隨著補貼“退坡”的影響減弱，國產技術不斷得到沖破，超級電容或將在特斯拉的帶動之下再次乘上風口，將來市場規模有望獲得迅猛發展。

原標題:超級電容成大有可為，變革行業前景可期

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