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超级电容器产业化受重视 市场前景广阔

行业聚焦点中国仪表网2008年11月11日 09:06人气:4204

    超级电容器作为一种新型储能装置,具有显著的特点和优势,可以在某些领域取代传统蓄电池,在节能环保日益成为主题的今天,它的应用越来越引起世界各国的重视。 
    超级电容器产业化受到各国重视 

    ●美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累,目前处于领先地位 

    ●国内从事大容量超级电容器研发的厂家共有50多家,能够批量生产并达到实用化水平的厂家只有10多家 

    在超级电容器的产业化方面,美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累,目前处于领先地位。如美国的Maxwel,日本的Nec、松下、Tokin和俄罗斯的Econd公司等,这些公司目前占据着全球大部分市场。国外主要的生产企业有:美国的Maxwell公司,俄罗斯的Econd公司、Elit公司,日本的Elna公司、Panasonic公司、Nec-Tokin公司,韩国的Ness公司、Korchip公司、Nuintek公司等。 

    美国、日本、韩国等国家一直致力于开发高比功率和高比能量的超级电容器。在超级电容器的研究中,许多工作都是开发在各种电解液中有较高比能量的电极材料。目前应用于超级电容器的材料主要有碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料三种。 

    国外研究超级电容器起步较早,技术相对比较成熟。它们均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目,提出了近期和中长期发展计划。俄罗斯的Esma公司是生产无机混合型超级电容器的代表,然而,Esma公司目前还没有形成规模生产能力。此外,俄罗斯的Elit公司、法国的Saft公司、美国的Cooper公司、日本的Nec公司和松下公司也投入巨大资金对大容量超级电容器进行规模化生产的研究。 

    2007年,全球纽扣型超级电容器产业规模为10.2亿美元,卷绕型和大型超级电容器产业规模为34.8亿美元,超级电容器产业总规模为45亿美元,同比增长45%;预计2008年全球纽扣型超级电容器产业规模为15.3亿美元,卷绕型和大型超级电容器产业规模为52.2亿美元,超级电容器产业总规模为67.5亿美元,同比增长50%。 

    近年来,由于看好这一领域广阔的应用前景,中国一些公司也开始积极涉足这一产业,并已经具备了一定的技术实力和产业化能力。 

    国内从事大容量超级电容器研发的厂家共有50多家,然而,能够批量生产并达到实用化水平的厂家只有10多家。上海奥威科技开发有限公司开发的“车用超级电容器”,在技术水平上较为先进。通过与国外厂商产品对比,奥威产品与国外同类产品的电性能和物理性能较为接近,某些性能已经超过了国外同类产品。总体上看,该公司的产品已达到了同类产品的国际先进水平。 

    目前,国内厂商大多生产液体双电层电容器,重要企业有锦州富辰公司、北京集星公司、上海奥威公司等十多家。锦州富辰公司是国内最大的超级电容器专业生产厂,主要生产纽扣型和卷绕型超级电容器。北京集星公司可生产卷绕型和大型电容器。据称,国产超级电容器已占有中国市场60%-70%的份额。

    除此之外,国内也有其他数家超级电容器供应商,如哈尔滨巨容新能源公司等等,这些公司均是近两年成立,并在各自擅长的领域进行产品研发或产品市场推广工作。同时,国内的江西、江苏、河南、陕西和天津等省市也纷纷出台相关政策,支持本省市企业积极进军超级电容器这种新兴的储能元件市场,如中国电子元器件百强之一的江西信达电子公司也正在寻求合作伙伴,以期共同进行超级电容器的生产。 

    2005年,中国超级电容器产业总规模达到3.9亿元,较2004年的2.48亿元增长57.2%,其中,纽扣型超级电容器为4000万元,卷绕型和大型超级电容器为3.5亿元;2006年产业总规模达到5.7亿元,增速高达46.2%,其中,纽扣型超级电容器市场规模为9000万元,卷绕型和大型超级电容器为4.8亿元;2007年产业总规模达到8.6亿元,增速高达50%,其中,纽扣型超级电容器市场规模为1.4亿元,卷绕型和大型超级电容器为7.2亿元;预计2008年产业总规模可达13.3亿元,增速可达55%,其中,纽扣型超级电容器市场规模可达2.1亿元,卷绕型和大型超级电容器市场规模可达11.2亿元。 

    由于新兴公司不断涌现,超级电容器在国内的大规模应用也渐行渐近。国内供应商正积极地从不同角度来应对规模应用所面临的问题。 

    提高产品的安全性也为供应商所重视。特别是在大功率应用方面,国内某家超级电容器公司的高层指出,在安全性问题上,超级电容器虽然可能发生内部短路,但他指出,只要每个超级电容器都配备电路管理系统,就可及时发现问题并及时解决问题。 

    在克服大功率应用超级电容器一次性投入成本较高的问题上,国内供应商也在提高其性价比方面积极努力。以铅酸蓄电池为例,目前一般可充放电5000次,但超级电容器理论上的充放电次数可达数万次乃至数十万次,就实际水平而言,国内厂商中上海奥威科技的超级电容器已经可以实现充放电20000次。这样一来,如果超级电容器在使用寿命上是蓄电池的4-5倍,而价格却仅为其3倍左右的话,就可以体现出更具竞争优势的性价比来。 

    市场需求有巨大潜力 

    ●由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点,有希望成为本世纪新型的绿色能源 

    ●目前中国市场的年需求量可达2150万只,约1.2亿瓦时,且每年都在以约50%的速度增长 

    21世纪,随着全球气候变暖,资源缺乏,全世界各个国家和地区都在研发新的绿色环保型能源,而超级电容器生产所用的材料普遍为绿色环保。因此,超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品之一,正在为越来越多的国家和企业争相研制和生产。10年前,超级电容器每年只能卖出去很少的数量,而且价格很贵,大约1美元-2美元/法拉,现在,超级电容器已经作为标准产品大批量供应市场,价格也大大降低,平均0.01美元-0.02美元/法拉。 

    高端的多功能三相电能表由于数据存储量大于普通电能表,而传统的锂电池会出现没电的状况,从而导致了超级电容器在电能表上的应用。 

    新材料催生高端新产品 

    从结构上看,超级电容器主要由电极、电解质、隔膜、端板、引线和封装材料组成,其中电极、电解质和隔膜的组成和质量对超级电容器的性能起着决定性的影响,采用何种电极板和电解质材料将基本决定最终产品的类型与特性。

    2007年1月16日,美国得克萨斯州一家研制电动汽车储能装置,名为EEStor的公司打破沉默,对外宣告了他们“里程碑”式的成果:他们的自动生产线已经由独立的第三方分析验收,其产品的关键物质钡钛酸盐粉末已经完成了最初的纯化,纯度达到了99.9994%。 

    这一技术一旦进入成熟的工业生产,他们所研制的新型超级电容器动力系统将替代包括从电动汽车到笔记本电脑的一切电化学电池。人们最初怀疑EEStor公司这一成果的可信度,但现在看来,他们还真不太像是在“吹牛”。按照2006年4月发表的专利,EEStor这种能量存储装置是用陶瓷粉末涂在铝氧化物和玻璃的表面。从技术上说,它并不是电池,而是一种超级电容器,它在5分钟内充的电能可以让一个电动车走500英里,电费只有9美元。而烧汽油的内燃机车走相同里程则要花费60美元。 

    与传统的电化学电池相比,超级电容器有很多好处。它可以无限制地接受无数次放电和充电,换句话说,超级电容器没有“记忆”。但是,一般的超级电容器也有其弱点,就是能量存储率有限,今天市场上的高端超级电容器每0.4536千克的存储能量只有锂电池的1/25。 

    而EEStor开发的超级电容器,由于钡钛酸盐有足够的纯度,存储能量的能力大大提高。EEStor公司负责人声称,该超级电容器每公斤所存储的能量可达0.28千瓦时,相比之下,每公斤锂电池是0.12千瓦时,铅酸电池只有0.032千瓦时,这就让超级电容器有了可用在从电动车、起搏器到现代化武器等多种领域的可能。好的铅酸电池能充电500~700次,而根据EEStor的声明,新的超级电容器可反复充电100万次以上,也不会出现材料降解问题。而且,由于它不是化学电池,而是一种固体状态的能量储存系统,不会出现锂电池那种过热甚至爆炸的危险,没有安全隐患。 

    有评论说,这一发明的意义相当重大,该突破不仅从根本上改变了电动车在交通运输中的位置,也将改进诸如风能、太阳能等间歇性能源的利用性能,增进了电网的效率和稳定性,满足人们能源安全的需求,减少对石油的依赖。显然,该突破也对下一代锂电池的研制者造成威胁。EEStor公司负责人暗示,他们的技术不仅适用于小型旅客电动车,还可能取代220500瓦的大型汽车。 
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