超级电容详细讲解大全（超级电容技术）

超级电容详细讲解大全（超级电容技术）

       技术、成本、政策三重利好，超级电容产业迎向上加速拐点。根据超级电容产业联 盟数据，2021 年全球超级电容市场规模达 15.9 亿美元，预计 2027 年将达 37 亿美元， 21-27 年市场规模 CAGR 约 18%；2021 年中国超级电容市场规模达 25.3 亿元，预计 2027 年将超 60 亿元，21-27 年市场规模 CAGR 将超 20%。未来，技术进步、成本降低、政 策驱动三重利好有望共同推动超级电容打开应用天花板，超级电容正在向新能源公交、 电网调频、储能、汽车启停等新兴应用领域渗透，百亿市场空间正在打开。

        1）技术进步：混合型超级电容能量密度显著提升，打开行业应用天花板

        混合型超级电容在保持较高功率密度的基础上，显著提升能量密度，不断拓展下游 应用边界。因混合型超级电容的赝电容或电池电极通过发生法拉第反应进行充放电，因 此其能量密度显著高于 EDLC，根据海内外超级电容厂商披露，目前混合型超级电容单 体能量密度可达 80~160Wh/kg，系统能量密度已经突破 40Wh/kg。混合超级电容凭借更 高的能量密度属性和较低的成本，在分钟级别的储能、大巴车等领域成功打开应用天花板，不断拓展行业边界。

       超级电容能量密度有望进一步提升。超级电容的能量密度主要取决于其比电容和电 压窗口，因此进一步提升能量密度的方法包括提高电极比电容、开发高电化学电位区间 电解质、优化超级电容结构、减少器件对电解液的消耗等。随着技术的不断进步，NASA 于 2019 年预测，2025年超级电容系统能量密度有望提升至 50-100Wh/kg，2030 年有望 达到 100-200Wh/kg。

       超级电容应用干法电极工艺，实现循环寿命延长、能量密度提升、成本降低。原有 湿法电极工艺下，需要将负极、正极粉末与有粘合剂材料的溶剂混合，再涂覆至集流体 上干燥形成电极；干法电极工艺下则无需使用溶剂，直接将少量粘合剂与电极粉末混合， 通过挤压机形成电极材料薄膜，再将电极材料薄膜层压到集流体上形成电极。 

       干法电极工艺主要有三点优势，第一，粘结剂用量少，提升锂离子电池良品率和使 用寿命，第二，不使用溶剂，减少充放电循环过程中的能量损失，提升能量密度，第三， 工艺简化，制造成本可降低 10-20%。但目前干法电极技术仍存在电池倍率较低的问题， 即大电流放电性能较差，有待工艺优化解决。产业端，特斯拉于 2019 年收购超级电容 企业 Maxwell，旨在将 Maxwell 的干法电极技术应用于锂电池生产中，国内烯晶碳能、 力容新能源等超级电容厂商也已具备干法电极技术。

       2）成本降低：上游材料国产化，超容成本持续下降

       超级电容电极材料国产替代进行中，成本持续下降成必然趋势。超级电容上游材料 主要包括电极、电解液、隔膜、引线等，电极、电解液、隔膜占成本比例分别约 35%、30%、20%。其中电解液国产化配套相对成熟，本土厂商新宙邦和平尚科技占据我国超级电容电解液 50%以上市场份额，而电极与隔膜则因技术壁垒较高而长期依赖进口，电极材料中用 量最大、最经济的材料—超级电容炭 70-80%从日本可乐丽进口，隔膜主要从美国、日本 等国进口，日本 NKK 占据全球超级电容隔膜 60%以上市场份额。

       3）政策驱动：政策重视多元化新型储能技术发展，助推试点示范项目大规模落地

       政策推动新型储能技术多元化发展。近几年来，随着风电和光伏发电加入并网，电 网消纳成为了电力系统的痛点之一，在负荷侧，居民用电占比提升使得电网负荷波动更加剧烈，在这种情况下，电网调节能力必须提升以适应未来更为复杂的源荷波动，具有 快速调节速率、配置方式灵活的储能能够胜任此任务。

       储能技术的应用场景可分为容量 型、能量型、功率型和备用型四类，目前暂无任何一种技术可以同时满足所有储能场景 的需求，因此需要多元化的储能技术在各自使用场景中发挥独特的性能优势。 “十一五”到“十四五”期间，各部委相继出台多项政策以在技术创新、应用拓展、 产业培育等方面支持超级电容产业发展。其中，超级电容作为新型储能核心技术，在国家能源局 2022 年 1 月发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》中，被作为“十四五” 新型储能核心技术装备攻关重点方向列示，政策同时要求积极推动各新型储能示范区项 目建设。

       2022 年以来，超级电容在电力调频、混合储能领域加速落地。伴随超级电容能量密 度提升、价格降低，其在电网各环节调频应用中的经济性开始凸显，22 年以来，超级电 容在电网调频和混合储能系统密集落地，包括岸储一体化、一次调频、火储联调、混合 储能等领域。2022 年是超级电容在电网调频、混合储能领域规模落地的元年，行业正在 迎来加速拐点。