一、超級電容器行業概況
超級電容器是一種利用電解質的極化來存儲電能的高效供電設備,也是一種基本的應用非常廣泛的電化學元器件。依據儲能原理不同可劃分為雙電層電容器(靠電極-電解質界面形成雙電層)和贗電容器(靠快速可逆的化學吸-脫附或氧化-還原反應產生贗電容)兩大類。
超級電容器的分類
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從國內超級電容器消費結構來看,交通運輸用超級電容器消費佔比38.2%,工業用超級電容器消費佔比30.8%,新能源用超級電容器消費佔比21.8%,裝備等其他應用領域消費佔比9.2%。
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二、中國超級電容器行業市場現狀分析
中國是全球電容器最大市場。據統計,2019年全球電容器市場規模達220億美元,中國電容器市場規模為1102億元,佔全球額比重達71%,中國已經成為全球最大的電容器市場。且中國電容器行業規模增速持續高於全球規模增速。
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從國內超級電容器市場規模來看,據統計,中國超級電容器行業市場規模從2012年16.3億元增長至2018年120億元。
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相關報告:華經產業研究院發布的《2020-2025年中國超級電容器行業市場前景預測及投資戰略研究報告》
三、海外超級電容器廠商簡介
目前,世界上許多國家積極開展超級電容相關的研究開發工作,主要的生產企業有:美國的MAXWELL公司、Ioxus公司,日本的ELNA公司、PANASONIC公司,韓國的LS Mtron公司、Vina Technology公司和俄羅斯的ECOND公司等。目前國外企業處於領先地位,佔據著全球大部分市場。日、美、歐洲等均把超級電容器項目作為國家級的重點研究和開發項目,美國的USMSC計劃、日本的New Sunshine計劃和歐洲的PNGU計劃均將超級電容器列入開發內容。
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四、超級電容器製作工藝流程圖
超級電容器屬於雙電層電容器,它是目前雙電層電容器中容量最大的--種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。
通常,超級電容器在初次化成時都會產生氣體,如未能及時排出將會影響級電容器的電化學性能,當內部的氣壓達到一定程度時而未能及時釋放減壓,有可能發生爆炸現象。尤其是在軟包裝超級電容器中,在完全封裝好了以後一旦產生氣體將難以排出,發生上述現象的可能性大大增加。目前軟包裝超級電容器的製作過程中對氣體排放問題還沒有一個妥善的解決辦法。
軟包超級電容器製作工藝流程圖
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圓柱形超級電容器生產自動化水平較高,產品製造成本較低,可以滿足不同領域應用。這類超級電容器的主要缺點是散熱性能較差,電容器在大功率充放電時,內部快速產生大量的熱,無法及時通過較厚的電極層進行散熱。儘管超級電容器的效率較高、功率損耗比例較低,但溫度仍然是限制產實現超高功率充放電的重要因素。
圓柱形超級電容器製作工藝流程圖
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五、超級電容器應用於發展前景分析
超級電容器由於其具有高功率密度、充電速度快和可靠性高等優點,得到了廣泛研究和應用。超級電容器主要應用在軌道交通、可再生能源、電力系統等領域。
1、軌道交通領域
超級電容器在軌道交通領域主要應用在有軌電車、地鐵製動能量回收裝置等。現代有軌電車採用超級電容器作為動力來源,不需要接觸網,在車輛停站時迅速完成充電。地鐵站間距離較短,制動頻繁,制動能量可觀,利用超級電容器製成制動能量回收裝置,代替制動電阻,將制能量存儲起來,當列車啟動時在釋放出來,對於地鐵節能有很大意義。
2、可再生能源領域
由於風力發電和太陽能發電具有波動性、隨機性,可能會造成蓄電池頻繁充電,但是蓄電池充放電壽命較短,而超級電容器可以很好解決這個問題。超級電容器可以作為微電網能量緩衝環節,可以提供備用容量改善電力品質,改善系統的可靠性。
3、電力系統領域
超級電容器可以用於電力系統諧波汙染治理,將提高電源質量,保證用電安全性、可靠性等。
隨著科學技術不斷發展,超級電容器在各個領域應用會越來越廣泛,超級電容器各項指標會不斷提高以滿足人類需求,超級電容器代替傳統儲能器件也必然成為一種趨勢。