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超级电容器的发展趋势

    作为一种新型的储能器件,超级电容器具有“使用寿命长、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度”四大显著特点,可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景,在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广阔的发展前景,已成为许多国家和地区研究的热点课题之一。


    我国将“超级电容器关键材料的研究和制备技术”列入《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》,作为能源领域中的前沿技术之一。“十二五”期间,在低碳、节能、环保政策的驱动下,我国大容量(100F以上,甚至达到20万F)和更高功率(如8~10kW/kg)的超级电容器市场正在踏上一条高速发展的轨道。
    预计未来五年的年复合增长率有望达到21.3%。其中,我国市场的超级电容器需求达到全球市场的12.1%。而一旦新能源汽车等应用打开,市场更将迎来快速的增长。
    超级电容器能帮助汽车、轨道交通以及可再生能源发电领域更好地实现节能与减排,可预见其未来市场将十分巨大。2015年3月,我国交通部发布《关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意见》,提出重点推广应用插电式(含增程式)混合动力汽车、纯电动汽车,研究推广应用储能式超级电容汽车等其他新能源汽车


    作为典型的资本密集型产业,超级电容器的关键技术仍需行业内人士的不断创新与突破。首先,如何获得高性能、低成本炭材料将成为技术攻关的关键。纵观双电层电容器对多孔电容炭材料性能有“六高”,即高比表面、高中孔率、高电导率、高堆积比重、高纯度、高性价比。这些指标间彼此相互矛盾、极难兼顾,必须精心调节优化,而在超级电容器的成本中,作为精细化工产品的超高比表面活性炭占了很大部分。

    其次,作为超级电容器核心技术,高电导率电解液的技术突破也同样重要。目前,超级电容器所用电解质主要为四氟硼酸四乙基铵和甲基三乙基四氟硼酸铵材料,溶剂普遍使用乙腈,其黏度低,电导率高。但乙腈毒性较大,沸点很低易燃烧,电动车使用超级电容器中出现过燃烧等安全事故。


     最后,超级电容器单体低内阻电极工艺与装配技术作为超级电容器核心技术之一,与其使用预制厚极片贴在涂炭铝箔上的工艺相比,国产超级电容器多采用类似锂离子电池的直接涂炭方法其实通用性更强,如果技术攻关取得突破,随着产业化生产,我国有望这在方面实现超越。