中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：作為一種新型的儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器具有“使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、高充放電效率、高能量密度”四大顯著特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于輔助峰值功率、備用電源、存儲(chǔ)再生能量、替代電源等不同的應(yīng)用場(chǎng)景，在工業(yè)控制、風(fēng)光發(fā)電、交通工具、智能三表、電動(dòng)工具、軍工等領(lǐng)域具有非常廣闊的發(fā)展前景，業(yè)已成為許多國(guó)家和地區(qū)研究的熱點(diǎn)課題之一。
國(guó)外研究超級(jí)電容器起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟。日、美、歐洲等均把超級(jí)電容器項(xiàng)目作為國(guó)家級(jí)的重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，提出了近期和中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃。美國(guó)的USMSC計(jì)劃、日本的NewSunshine計(jì)劃和歐洲的PNGU計(jì)劃均將超級(jí)電容器列入開(kāi)發(fā)內(nèi)容。
我國(guó)將“超級(jí)電容器關(guān)鍵材料的研究和制備技術(shù)”列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006-2020年)》，作為能源領(lǐng)域中的前沿技術(shù)之一?！笆濉逼陂g，在低碳、節(jié)能、環(huán)保政策的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)大容量(100F以上，甚至達(dá)到20萬(wàn)F)和更高功率(如8~10kW/kg)的超級(jí)電容器市場(chǎng)正在踏上一條高速發(fā)展的軌道。
根據(jù)Research and Markets的研究報(bào)告顯示，2014年全球超級(jí)電容器市場(chǎng)收益達(dá)到38億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)五年的年復(fù)合增長(zhǎng)率有望達(dá)到21.3%。其中，我國(guó)市場(chǎng)的超級(jí)電容器需求達(dá)到全球市場(chǎng)的12.1%。而一旦新能源汽車(chē)等應(yīng)用打開(kāi)，市場(chǎng)更將迎來(lái)快速的增長(zhǎng)。
超級(jí)電容器能幫助汽車(chē)、軌道交通以及可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能與減排，可預(yù)見(jiàn)其未來(lái)市場(chǎng)將十分巨大。其中，用于裝配在啟停系統(tǒng)車(chē)輛的超級(jí)電容器預(yù)計(jì)到2020年全球市場(chǎng)將超過(guò)3.5億美元。
2015年3月，我國(guó)交通部發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)新能源汽車(chē)在交通運(yùn)輸行業(yè)推廣應(yīng)用的實(shí)施意見(jiàn)》，提出重點(diǎn)推廣應(yīng)用插電式(含增程式)混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)，研究推廣應(yīng)用儲(chǔ)能式超級(jí)電容汽車(chē)等其他新能源汽車(chē)，到2020年我國(guó)新能源城市公交車(chē)將達(dá)到20萬(wàn)輛。根據(jù)“十三五”規(guī)劃，五年內(nèi)全國(guó)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到500萬(wàn)輛，并鼓勵(lì)城市公交和出租汽車(chē)使用新能源汽車(chē)，大力發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)。
作為典型的資本密集型產(chǎn)業(yè)，超級(jí)電容器的關(guān)鍵技術(shù)仍需行業(yè)內(nèi)人士的不斷創(chuàng)新與突破。首先，如何獲得高性能、低成本炭材料將成為技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵。縱觀雙電層電容器對(duì)多孔電容炭材料性能有“六高”，即高比表面、高中孔率、高電導(dǎo)率、高堆積比重、高純度、高性?xún)r(jià)比。這些指標(biāo)間彼此相互矛盾、極難兼顧，必須精心調(diào)節(jié)優(yōu)化，而在超級(jí)電容器的成本中，作為精細(xì)化工產(chǎn)品的超高比表面活性炭占了很大部分。
其次，作為超級(jí)電容器核心技術(shù)，高電導(dǎo)率電解液的技術(shù)突破也同樣重要。目前，超級(jí)電容器所用電解質(zhì)主要為四氟硼酸四乙基銨和甲基三乙基四氟硼酸銨材料，溶劑普遍使用乙腈，其黏度低，電導(dǎo)率高。但乙腈毒性較大，沸點(diǎn)很低易燃燒，電動(dòng)車(chē)使用超級(jí)電容器中出現(xiàn)過(guò)燃燒等安全事故。日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已禁止乙腈體系超級(jí)電容器用于電動(dòng)車(chē)。目前，國(guó)內(nèi)外正在加緊開(kāi)發(fā)如GBL、EA、PC等新型溶劑。
最后，超級(jí)電容器單體低內(nèi)阻電極工藝與裝配技術(shù)作為超級(jí)電容器核心技術(shù)之一，與其使用預(yù)制厚極片貼在涂炭鋁箔上的工藝相比，國(guó)產(chǎn)超級(jí)電容器多采用類(lèi)似鋰離子電池的直接涂炭方法其實(shí)通用性更強(qiáng)，如果技術(shù)攻關(guān)取得突破，隨著產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，我國(guó)有望這在方面實(shí)現(xiàn)超越。
在不斷提高性能等關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)還在積極擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以達(dá)到較佳的規(guī)模效益，降低使用成本，以及深入了解不同行業(yè)的應(yīng)用需求，并研究開(kāi)發(fā)出有針對(duì)性的技術(shù)解決方案等。相信在新能源汽車(chē)、太陽(yáng)能、風(fēng)電、軌道交通等巨大市場(chǎng)需求的內(nèi)驅(qū)動(dòng)下，超級(jí)電容器核心技術(shù)的突破與成本的降低將逐步實(shí)現(xiàn)，超級(jí)電容器的“春天”也將愈來(lái)愈近。(電氣技術(shù)/劉星)
原標(biāo)題:漸行漸近的超級(jí)電容器
