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超级电容的新能源商机政策与现状

发布时间:2019-10-09 16:31:15

超级电容的新能源商机、政策与现状

超级电容如今在全世界范围内也是一个炙手可热的话题,日韩美德等国家都在这个领域有了较大的发展。如今超级电容器已被广泛运用于电子技术、轨道交通、城市公交系统、国防科技、起重机械、光伏与智能电等领域,但其关键技术一直被国外公司垄断。

我国从上世纪90年代开始研制超级电容,2013年8月15日,中国南车宣布成立了我国首个超级电容研究所,目标定为五年内成为亚太地区最大、实力最强的超级电容研发机构。作为新能源领域内的关键技术,更加先进的超级电容储能技术将为中国新能源领域带来一场革命。

超级电容器作为一种新型储能器件,兼具二次电池和传统电容器的优点。其中,高性能电极是超级电容器制造的核心,对超级电容器性能有决定性的影响。

生产高性能电极技术的难点在于电极碳材料结构,法国国家科研中心和奥尔良大学研究人员借助核磁共振光谱技术量化分析了电极和正负离子间的静电作用强弱,结果发现,碳电极材料结构越不规则,超级电容器的容量就越大,对高压的承受能力也越强。

近几年参与到超级电容市场竞争的厂商也日益增多,国内有上海奥威、深圳今朝时代、北京集星联合、锦州凯美、哈尔滨巨容新等,国际品牌中则以美国MAXWELL、韩国LSMtron、Nesscap、日本松下、NEC-TOKIN等为代表。

国内超级电容器企业普遍未能有效掌握高性能电极制造技术,只能采购外国的电极制造超级电容。

政策影响与新能源商机

在现阶段内,国家政策导向依然是推动超级电容器行业向前发展的重要动力。在国家十二五能源与环保政策的带动下,新能源汽车(特别是大中型客车)、风电行业等将成为大容量超级电容器重要的应用市场。

据有关资料统预测,2013中国超级电容器市场规模预计约为19.2亿元人民币,2016年则将增至33亿元人民币,年均增长率在20%左右。

随着市场的快速发展,目前市场上的超级电容器生产制造厂家数量越来越多,市场的有效竞争将刺激并推动超级电容器技术的快速发展和应用;与此同时,超级电容器的生产及应用规模不断扩大,也必然有利于降低超级电容终端使用客户的成本。在产品价格已逐步透明化的市场上,竞争焦点主要集中在售前的产品技术方案支持以及售后服务等方面。

超级电容已经大批量应用于节能与新能源汽车(电驱动与制动能量回馈系统)、风力发电(变桨系统后备电源)、电力(微电/配电自动化)、军工(功率电源)等市场领域。

超级电容在全球市场的规模从2007年的40亿美元(约合243.7亿元人民币)发展到2013年的120亿美元(约合731亿元人民币)。

石墨烯技术的突破并应用在超级电容上,作为超级电容器的电极也使其在性能上有极大的提高,推动了超级电容市场的进一步发展。

石墨烯与超级电容

据专家介绍,2007年,美国权威杂志将超级电容器列为2006年世界十大科技发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展。活性炭、活性碳纤维等碳质材料是目前研究和应用最为广泛的超级电容器材料,自从石墨烯成功制备以来,业界积极探索这种碳质新材料在超级电容器中的应用。

石墨烯具有极高的比表面积,石墨烯片层的两边均可以富集电荷形成双电层,此外石墨烯皱褶及叠加效果,可以形成纳米孔道和纳米空穴,利于电解液的扩散,所以石墨烯基超级电容器具有良好的功率特性。

基于石墨烯拥有众多优良特性,例如超高导电性能和巨大的比表面积,石墨烯基材料已在超级电容器应用中展现出巨大的应用潜力。

据每日科学站近道,澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍,可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。

莫纳什大学材料工程学教授李丹(音译)领导的研究团队研制出了一种能量密度为60小时瓦/升的新型超级电容,其能量密度可为目前的超级电容的12倍左右,而其中所使用的的正是石墨烯。因为石墨烯的化学性能非常稳定,而且导电性能卓越。

李丹团队利用以前研发出的一种适应性石墨烯凝胶薄膜来制造新型超级电容中的致密电极。另外,他们使用传统超级电容内的导体液体电解质来控制亚纳米尺度的石墨烯薄片之间的间隔。这种液体电解质有两个作用:保持石墨烯薄片之间的微小间距以及导电。

与传统硬的多孔碳很多不必要的大孔浪费了不少空间不同,李丹团队使用石墨烯薄片制成的电极,在没有损害多孔性的同时也让能量密度达到了最大值。他们使用的方法与传统造纸过程中使用的方法类似,这意味着这一方法很容易进行工业升级而且也具有成本优势。

超级电容器有着极为广阔的发展空间,为推动低碳、环保、节能事业提供助力,在各类能源供应方面起到举足轻重的作用。

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