超級電容加速落地儲能與汽車應用，國內產業鏈進展如何

電子發燒友網報道（文/李寧遠）不同的電壓等級和不同容值下，有很多種電容的細分類別，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商業化推進如火如荼的雙電層電容，也就是我們常說的超級電容。

超級電容是一種正在鋪開應用的儲能裝置，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，具備輔助峰值功率、備用電源、存儲再生能量、替代電源等用途。

儲能＋汽車，超級電容與下游應用相輔相成

超級電容從概念興起到現在開始在各行各業取得應用，已經被人們所熟知。尤其是近幾年，很多超級電容項目開始規?；涞?。目前主流應用以雙電層電容器為主，雙電層電容類似于傳統電容，在電場作用下產生的極化電荷可以產生電容效應，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。

除了主流應用的雙電層電容，超級電容還有還有法拉第準電容器以及鋰離子超容兩種類型，鋰離子超容能顯著提高器件工作電壓，法拉第準電容器則更像傳統電池能對能量進行存儲和轉換。

在超級電容的下游應用涉及儲能、工業、交通運輸、消費電子等諸多場景，但目前最火熱的無疑是儲能和交通運輸兩個場景。根據公開資料，新能源和交通運輸兩大應用領域共占據了超級電容需求的72.7%，其中新能源應用為41.3%，交通運輸為31.4%。

儲能是超級電容應用的大方向，特別是功率型儲能，去年電網調頻、混合儲能等超級電容項目開始密集落地，超級電容的高功率、高可靠、環保特性優勢被充分發揮了出來?；旌蟽δ芟到y需要有調頻功能，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。而且超級電容作為備用電源在緊急情況下解決用電問題也是不錯的選擇。

車輛交通應用是超級電容下游應用第二大市場，車用超級電容一直備受期待，相關產品熱度很高。雖然超級電容的能量密度不到鋰電池的5%不適合在電壓等級越來越高的系統里作為主電源，但是超級電容在低壓系統做主電源或是在高電壓等級系統里作為輔助電源都大有可為。汽車12V電氣系統的主電源已經有不少用超級電容替代鉛蓄電池的案例，實現汽車高功率啟動的同時還能回收制動能量。根據Frost&Sullivan調研數據，超級電容在汽車啟停上的應用可以幫助節省燃料1%—5%，減少污染排放30%—40%。

汽車48V系統現在受到熱捧，是下一步汽車電氣平臺升級的方向，超級電容在48V系統中用作線控電源的需求也開始增加，48V系統中超級電容極高的功率密度和快速的響應速度能夠大大增加線控系統的可靠性。

超級電容技術水平的逐步完善以及商業化落地的迅速推進和下游應用的政策支持相輔相成，發展平穩并逐漸開始加速。

國內超級電容器進展如何？

從市場規模來看，根據Markets and Research報告，2022年全球超級電容器市場達到44億美元，預計到2028年將達到152億美元，其間的復合年增長率為22.95%。在中游的超級電容器成品市場，Maxwell是市場占有率最高的，此外一些知名的國外廠商還包括松下、NEC Tokin、NessCap等，國內的寧波中車、上海奧威科技、江海股份、凱美能源等廠商的超級電容器產品也都相當不錯，其中寧波中車的市占率在國內非常高。

寧波中車的超級電容產品目前有單體產品和模組產品兩大類，還專門為具體應用做了整體解決方案。其中超級電容單體產品最大容量60000F，覆蓋多種電壓等級。超級電容模組由單體經串聯、并聯或混聯后組成，目前較為常用的包括16V模組、48V模組、80V模組等。
上海奧威科技的超級電容技術路線多樣，旗下UCK系列有機混合型超級電容器、UCR系列有機對稱型超級電容器等產品均實現了量產，在國內交通運輸領域有很多應用。其中UCK系列最高容量開發至28000F，亮點在于能量密度非常高，最高可達到120Wh/kg。

江海股份布局了雙電層超級電容和鋰離子超級電容，雙電層超級電容產品在智能三表、物聯網、風電變槳后備電源和汽車啟停領域獲得了廣泛應用，鋰離子超級電容憑借高能量密度在機器人、軌道交通領域也應用不少。目前單體超級電容在16000F。

凱美能源在超級電容器產品有十大系列、十七種類型，型號很全，年產量達2.5億只，尤其是旗下的卷繞單體超級電容，最高容值3000F，但有著行業領先的電壓保持特性，可靠性很高。

決定超級電容性能的核心原材料

不同于追求工藝、迭代快速的主動元器件，電容這類被動元件生產工藝相對簡單，但是格外看重材料的性能，優質的上游材料是被動元件優質性能的基礎。在超級電容這個行業，最關鍵的，還是材料。電極、隔膜和電解液是決定超級電容性能的核心原材料。其中又以電極材料占比最高（40%-50%），超級電容的功率與能量密度很大程度上受限于電極材料。

隔膜目前基本上還都是日本進口，國內企業剛剛起步，凱恩股份、柔創納米這些目前正在測試階段。電解液國內實力很強，國內的新宙邦是全球最大的電解液供應商，國內外超級電容廠商基本都是其下游。

電極材料這個領域，有走碳材料、過渡金屬氧化物、導電聚合物、復合材料幾種路線。最成熟的還是碳材料，也就是活性炭、碳納米管、石墨烯。碳材料上目前最強勢的是日本可樂麗，幾乎壟斷了高端硬碳和活性炭。國內則有元力股份、美錦能源、大潮炭能、北海星石在碳材料上做突破。

國內超級電容產業想要突破瓶頸，一定會在高能量、低成本電極材料上下苦功。近年來國內也加大了對超級電容電極、電解質材料及其制備技術的研究力度，推進超級電容原材料國產化。去年美錦能源的超級電容炭項目10噸/年中試線已建成投產，并且已經與寧波中車、上海奧威和錦州凱美這些國內超級電容頭部廠商達成了供貨意向，大大推進了原材料國產化。

寫在最后

儲能和汽車應用的火熱大大加速了超級電容的發展，擴大了不少市場需求，加速了超級電容的商業化落地。與此同時，超級電容在工業設備、消費電子等不同場景里也都有著非常廣闊的發展前景，并已經有相關應用落地實現。在整個產業鏈的通力合作下，超級電容器的發展有望進一步加速。