超級電容迎特斯拉重磅催化,引爆新一輪電池行業變革

2020-12-05 樂晴智庫

特斯拉執行長埃隆·馬斯克日前表示,特斯拉電池日和2020年的特斯拉股東大會或將合併舉行,暫定9月15日舉行特斯拉年度股東大會和電池日活動。馬斯克此前曾宣稱這一次的「電池日」活動將成為「特斯拉史上最激動人心的日子之一」。

業界預測特斯拉屆時將公布該公司在電池技術方面取得的重大進展。

早在2月份,路透社就報導,特斯拉正在與寧德時代商討在中國工廠使用無鈷電池的事宜。機構分析稱,特斯拉即將在電池日上宣布「無鈷」電池,大概率為收購Maxwell生產的採用新型高鎳正極+預鋰化負極+乾電池技術+超級電容的新型鋰離子電池以及採用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充性能,預計未來有望逐步滲透成為趨勢。

2019年2月5日特斯拉溢價55%收購超級電容器生產商Maxwell,該公司主要業務是超級電容器,同時在乾電極方面也有較長時間的研究經歷。

超級電容電極極片的製造工藝分為乾電極與溼電極兩種技術。所有Maxwell超級電容器均採用乾電極專利技術製造,具備在高衝擊高振動環境中壽命長、耐受力好的優點。

目前,Maxwell與乾電極相關的專利數量共計73項,密集申請的時間段主要集中在2004-2005年、2014-2019年。

業內認為,特斯拉主要看中Maxwell獨有乾電極工藝,並借鑑切換到電池極片生產工藝,為後面的固態電池做技術儲備。

目前超級電容技術對特斯拉電池可起到兩方面輔助作用:一方面可以應用並聯超級電容來延長電池壽命,另一方面可以應用於Semi等大車型,在啟停狀態造成的極端充放電電壓,通過超級電容來實現,在加速時可起到功率平衡作用。

超級電容又稱為雙電層電容器,是一種介於傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能。

與傳統電容器和電池相比均具有明顯優勢:充電速度快,10秒~10分鐘即可充至其額定容量的95%以上;功率密度高,功率密度達102~104W/kg,是鋰電池的10倍左右;循環壽命長,循環使用次數達10~50萬次。

但與主流鋰電池相比仍面臨體積大、能量密度低(放電過快)的劣勢。目前商用的超級電容能量密度僅8~10Wh/kg,約為鋰電池的5%左右,曾經應用於國內混合動力客車的制動能量回收和提供峰值功率,但難以滿足乘用車對高能量密度高續航裡程的需求。

與鋰電池相比,超級電容器提供了一種簡單而高度可靠的解決方案來緩衝可用功率和所需功率之間的短期失配,在充放電時間及壽命上具明顯優勢。

超級電容搭配鋰電池的複合組合系統,可以擷取雙方的優點,以超級電容大功率密度的優勢為瞬間彈性調整出力,或是瞬間吸收能量例如剎車回電,另外以鋰電池大能量密度的特點為主要提供動力來源,提供續航力。

超級電容領域海外企業領先地位明顯,佔據著全球大部分市場,主要的生產企業有:美國Maxwell、Ioxus,日本PANASONIC,韓國LS Mtron以及俄羅斯ECOND等。

國內超級電容產業起步於80年代,目前已逐漸實現電極材料及電解液的國產化配套,國內超級電容系統生產商主要有:

超級電容器相關廠商:江海股份、集星科技(寧波中車新能源)、奧威科技(新築股份)、銅峰電子、力容新能源、巨容新能源、百納電氣、凱美能源、今朝時代等。

電極材料相關廠商:南京先豐、上海卡吉特、青島碩豐等。

電解液相關廠商:新宙邦、江蘇國泰、山東海容、蘇州佛賽等。

隔膜紙相關廠商:深圳惠程、中科來方、金力新能源等。

根據中國科學院電工研究所數據,預計全球超級電容市場2025年可以達到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、光伏發電領域都有比較快的增長。

從長遠來看,由於中國在環保和新能源方面的政策促進,近幾年中國新能源汽車穩步增長。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。

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