超級電容在儲能與汽車應用高增長，大規模商業化正在路上

電子發燒友網報道（文/李寧遠）電容是一類常見的器件，在各種電路、各種設備中都有著廣泛的應用。不同的電壓等級和不同容值下，有很多種電容類別，從小容值到大容值大致上分為陶瓷電容、薄膜電容、鋁電解電容。

而在超高容值范圍里還有目前比較有話題度的雙電層電容，也就是常說的超級電容。超級電容是一種全新的儲能裝置，是一種介于電容和電池之間的特殊電容，既有著電容的特性又有著電池的特性，在很多新領域有著廣闊的應用前景。

超級電容建立在界面雙電層理論基礎上，在介質中插入兩個電極并在其間施加一個小于介質分解電壓的電壓值，此時正負離子會分別在兩個電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層。它所形成的雙電層和傳統電容器中的電介質在電場作用下產生的極化電荷相似，可以產生電容效應，同時又由于緊密的電荷層間距比普通電容電荷層間的距離小得多，因而具有比普通電容更大的容量。

雙電層超級電容的電極、電解質材料是關鍵，材料制約了目前超級電容的上限。電極通常是采用碳基多孔材料以獲得更大的表面積，從而有利于容值的提升。同時，這些碳基多孔材料往往吸濕性很高，在使用壽命和可靠性上相當有保障。通過不同的工藝，這些由特殊電極材料制程的超級電容有的在電壓承載能力上很出眾，有的在電容量和功率密度上更進一步。

現在也有用金屬氧化物和聚合物做電極材料的超級電容，因導電性能的優秀這些超級電容往往有很高的能量密度。不過目前這些還處于研發階段，離商業化還有很長的距離。

目前超級電容的應用已經滲透進很多領域，物聯網設備、智能電表、醫療設備、工業自動化設備和汽車電子設備中都已經開始出現使用超級電容的用例。這些應用主要是利用超級電容快速充放電以及可以提供瞬時功率輸出的特點。尤其在汽車和儲能領域，超級電容的特性被寄予厚望。

汽車超級電容的應用一直備受期待，現階段超級電容由于能量密度過低，不到鋰電池的5%，雖然不適合作為主電源，但是作為主電源的補充大有可為。在12V電氣系統下，超級電容依靠高功率密度優勢可以作為安全冗余電源在電控制動、智能座艙等場景下應用，大大減少電子器件失效的風險。

12V系統的主電源也有使用超級電容的趨勢，這樣可以替代鉛蓄電池，在實現汽車高功率啟動的同時還能回收制動能量。既能解決啟停不順暢的問題也能降低能量損耗、實現節能減排。根據Frost&Sullivan調研數據，超級電容在汽車啟停上的應用可實現節省燃料1%-5%、減少污染排放30%-40%。48V電氣系統現在正熱，超級電容在48V系統中用作線控電源的需求也開始凸顯。高功率密度和響應速度快的優勢可以保證線控系統的可靠運行。

可以說在汽車應用這個高增長領域里，超級電容和鋰電池的組合能夠互相發揮出各自的優勢，為汽車電子系統強化各方面性能。

超級電容另一個大的應用方向是儲能，尤其是功率型儲能?，F在混合儲能系統中，開始需要能夠進行調頻，減少電力系統常規機組的調頻壓力。這意味著在輸配電側、用電側都需要使用功率型儲能器件提供短時、高功率的峰值脈沖。在發電側中超級電容作為短時儲能裝置抑制入網時帶來的功率波動影響；和鋰離子電池組成混合儲能系統進行調峰、調頻模式切換。

在輸配電側中超級電容用于變電站調頻，在配電終端后備電源，當電網發生大波動時超級電容也能在瞬時時間內進行調頻。而且超級電容用作備用電源在緊急情況下解決用電問題也是不錯的選擇。

雖然超級電容真正商業化大規模應用還在起步階段，但是超級電容在這些高增長領域里的應用優勢非常明顯，市場規模也將穩步擴大。就目前市面上的超級電容產品來說，還需要不斷優化產品的不完善之處，比如不斷提升能量密度、降低儲能成本。在產業鏈上下游的合作下，超級電容的市場前景值得期待。