超級(jí)電容詳細(xì)講解大全（超級(jí)電容技術(shù)）

       技術(shù)、成本、政策三重利好，超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)迎向上加速拐點(diǎn)。根據(jù)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián) 盟數(shù)據(jù)，2021 年全球超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 15.9 億美元，預(yù)計(jì) 2027 年將達(dá) 37 億美元， 21-27 年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 18%；2021 年中國(guó)超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 25.3 億元，預(yù)計(jì) 2027 年將超 60 億元，21-27 年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 將超 20%。未來(lái)，技術(shù)進(jìn)步、成本降低、政 策驅(qū)動(dòng)三重利好有望共同推動(dòng)超級(jí)電容打開(kāi)應(yīng)用天花板，超級(jí)電容正在向新能源公交、 電網(wǎng)調(diào)頻、儲(chǔ)能、汽車啟停等新興應(yīng)用領(lǐng)域滲透，百億市場(chǎng)空間正在打開(kāi)。

        1）技術(shù)進(jìn)步：混合型超級(jí)電容能量密度顯著提升，打開(kāi)行業(yè)應(yīng)用天花板

        混合型超級(jí)電容在保持較高功率密度的基礎(chǔ)上，顯著提升能量密度，不斷拓展下游 應(yīng)用邊界。因混合型超級(jí)電容的贗電容或電池電極通過(guò)發(fā)生法拉第反應(yīng)進(jìn)行充放電，因 此其能量密度顯著高于 EDLC，根據(jù)海內(nèi)外超級(jí)電容廠商披露，目前混合型超級(jí)電容單 體能量密度可達(dá) 80~160Wh/kg，系統(tǒng)能量密度已經(jīng)突破 40Wh/kg。混合超級(jí)電容憑借更 高的能量密度屬性和較低的成本，在分鐘級(jí)別的儲(chǔ)能、大巴車等領(lǐng)域成功打開(kāi)應(yīng)用天花板，不斷拓展行業(yè)邊界。

       超級(jí)電容能量密度有望進(jìn)一步提升。超級(jí)電容的能量密度主要取決于其比電容和電 壓窗口，因此進(jìn)一步提升能量密度的方法包括提高電極比電容、開(kāi)發(fā)高電化學(xué)電位區(qū)間 電解質(zhì)、優(yōu)化超級(jí)電容結(jié)構(gòu)、減少器件對(duì)電解液的消耗等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，NASA 于 2019 年預(yù)測(cè)，2025年超級(jí)電容系統(tǒng)能量密度有望提升至 50-100Wh/kg，2030 年有望 達(dá)到 100-200Wh/kg。

       超級(jí)電容應(yīng)用干法電極工藝，實(shí)現(xiàn)循環(huán)壽命延長(zhǎng)、能量密度提升、成本降低。原有 濕法電極工藝下，需要將負(fù)極、正極粉末與有粘合劑材料的溶劑混合，再涂覆至集流體 上干燥形成電極；干法電極工藝下則無(wú)需使用溶劑，直接將少量粘合劑與電極粉末混合， 通過(guò)擠壓機(jī)形成電極材料薄膜，再將電極材料薄膜層壓到集流體上形成電極。 

       干法電極工藝主要有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，第一，粘結(jié)劑用量少，提升鋰離子電池良品率和使 用壽命，第二，不使用溶劑，減少充放電循環(huán)過(guò)程中的能量損失，提升能量密度，第三， 工藝簡(jiǎn)化，制造成本可降低 10-20%。但目前干法電極技術(shù)仍存在電池倍率較低的問(wèn)題， 即大電流放電性能較差，有待工藝優(yōu)化解決。產(chǎn)業(yè)端，特斯拉于 2019 年收購(gòu)超級(jí)電容 企業(yè) Maxwell，旨在將 Maxwell 的干法電極技術(shù)應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)烯晶碳能、 力容新能源等超級(jí)電容廠商也已具備干法電極技術(shù)。

       2）成本降低：上游材料國(guó)產(chǎn)化，超容成本持續(xù)下降

       超級(jí)電容電極材料國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行中，成本持續(xù)下降成必然趨勢(shì)。超級(jí)電容上游材料 主要包括電極、電解液、隔膜、引線等，電極、電解液、隔膜占成本比例分別約 35%、30%、20%。其中電解液國(guó)產(chǎn)化配套相對(duì)成熟，本土廠商新宙邦和平尚科技占據(jù)我國(guó)超級(jí)電容電解液 50%以上市場(chǎng)份額，而電極與隔膜則因技術(shù)壁壘較高而長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，電極材料中用 量最大、最經(jīng)濟(jì)的材料—超級(jí)電容炭 70-80%從日本可樂(lè)麗進(jìn)口，隔膜主要從美國(guó)、日本 等國(guó)進(jìn)口，日本 NKK 占據(jù)全球超級(jí)電容隔膜 60%以上市場(chǎng)份額。

       3）政策驅(qū)動(dòng)：政策重視多元化新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，助推試點(diǎn)示范項(xiàng)目大規(guī)模落地

       政策推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)多元化發(fā)展。近幾年來(lái)，隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電加入并網(wǎng)，電 網(wǎng)消納成為了電力系統(tǒng)的痛點(diǎn)之一，在負(fù)荷側(cè)，居民用電占比提升使得電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)更加劇烈，在這種情況下，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力必須提升以適應(yīng)未來(lái)更為復(fù)雜的源荷波動(dòng)，具有 快速調(diào)節(jié)速率、配置方式靈活的儲(chǔ)能能夠勝任此任務(wù)。

       儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景可分為容量 型、能量型、功率型和備用型四類，目前暫無(wú)任何一種技術(shù)可以同時(shí)滿足所有儲(chǔ)能場(chǎng)景 的需求，因此需要多元化的儲(chǔ)能技術(shù)在各自使用場(chǎng)景中發(fā)揮獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。 “十一五”到“十四五”期間，各部委相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策以在技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展、 產(chǎn)業(yè)培育等方面支持超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其中，超級(jí)電容作為新型儲(chǔ)能核心技術(shù)，在國(guó)家能源局 2022 年 1 月發(fā)布的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中，被作為“十四五” 新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向列示，政策同時(shí)要求積極推動(dòng)各新型儲(chǔ)能示范區(qū)項(xiàng) 目建設(shè)。

       2022 年以來(lái)，超級(jí)電容在電力調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域加速落地。伴隨超級(jí)電容能量密 度提升、價(jià)格降低，其在電網(wǎng)各環(huán)節(jié)調(diào)頻應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)始凸顯，22 年以來(lái)，超級(jí)電 容在電網(wǎng)調(diào)頻和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)密集落地，包括岸儲(chǔ)一體化、一次調(diào)頻、火儲(chǔ)聯(lián)調(diào)、混合 儲(chǔ)能等領(lǐng)域。2022 年是超級(jí)電容在電網(wǎng)調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)模落地的元年，行業(yè)正在 迎來(lái)加速拐點(diǎn)。