(文/程文智)超級電容器是一種介于普通電容器與化學電池之間的儲能器件,它具有傳統(tǒng)電容那樣的放電功率,也具備化學電池儲備電荷的能力。此外,與傳統(tǒng)電容相比,超級電容器具有達到法拉級別的超大電容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍,以及較長的使用壽命,充放電循環(huán)次數(shù)可達十萬次以上,而且能快速充放電,不需要維護等特性。
正是由于超級電容器的這些優(yōu)點,它在這幾年發(fā)展迅速。更重要的是超級電容器的發(fā)展從一開始就完全是市場行為,并沒有政策補貼強行推廣。也就是說超級電容器的發(fā)展不會像電池那樣忽高忽低,它的發(fā)展很平穩(wěn),也很健康。據(jù)QYResearch統(tǒng)計,2021年全球超級電容器市場銷售額達到了12億美元,預計2028年將達到58億美元,年復合增長率可達24.3%。
中國超級電容器的市場規(guī)模及細分行業(yè)
中國區(qū)市場在過去幾年變化較快,據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計2021年國內(nèi)超級電容器的年銷售額約為15億元,預計到2025年可達20~25億元。其中主要分布在以下幾個主要應用領域:
一是風電領域約為4~5億元規(guī)模,在一些舊風機的改造上使用比較多;
二是電表行業(yè)一年也有幾億元的樣子,尤其是從去年開始,我國的電表壽命要從8年提高到16年,促進了超級電容器的采用速度;
三是量大面廣的標準器件,它主要用在直流智能電子設備當中,用來儲能,以做后備電源等;
四是載波模塊,終端設備等,比如像行車記錄儀、水表等。
業(yè)內(nèi)認識估計這些既有市場未來幾年每年將會保持20~30%的增速增長。此外,還會有一些新興應用不斷被催生出來,比如說電動汽車將是超級電容器的大市場之一、新能源船電力應用、智能電網(wǎng),以及電動汽車充電樁等應用。
原有市場,加上一些新興市場的崛起,超級電容的未來增長率值得期待。
圖:雙電層超級電容器的原理圖,其工作原理是:在額定電壓范圍內(nèi),通過外部施加電壓,使得電荷在界面積聚。電容的充放電通過在活性炭電極表面形成的離子吸附界面(雙電層)處離子的吸附和脫附來實現(xiàn)。利用電解液和電極的界面之間相隔的距離極其短,電荷在界面處集中排列,從而形成物理儲電的電容,稱為“雙電層超級電容”。
超級電容的市場格局
超級電容器現(xiàn)在最關鍵的還是材料,主要材料有三種:活性炭、隔膜,及電解液。相對而言,電解液是國產(chǎn)化最好的,現(xiàn)在國內(nèi)的新宙邦,是全球最大的電解液供應商,國內(nèi)外廠商基本都買他的電解液;但隔膜現(xiàn)在基本上還都是日本進口的,國內(nèi)的現(xiàn)在有但剛剛起步;活性炭決定了超級電容器的大部分性能,同時它也是整個超級電容器制造成本的大頭。
國內(nèi)做活性炭的企業(yè)有不少,其中做得比較好的有福建的元力股份,廣西北海的金石,以及美錦能源等。日本的可樂麗在活性炭方面做得很好,原因是它與下游的Maxwell結合非常緊密,工藝細節(jié)控制非常好。目前他們家的價格也是最高的,但是他們賣給Maxwell的價格卻很低。
超級電容器當中,Maxwell是市場占有率最高,其他的國際廠商還有松下、NEC Tokin、NessCap、Nippon Chemi-Con等;國內(nèi)的寧波中車、上海奧威科技、江海股份等的超級電容器產(chǎn)品也相當不錯。
其中寧波中車的超級電容器主要有單體系列和模組系列兩類產(chǎn)品,應用在了交通運輸、特種重裝應用,以及儲能和UPS電源中。
圖:寧波中車的單體超級電容器(來源:寧波中車官網(wǎng))
奧威科技的超級電容器主要應用在了電動汽車和安全節(jié)能型電梯等應用中。它也有單體、模塊,以及專門的有軌電車用超級電容器系統(tǒng)和城市客車用超級電容器系統(tǒng)等系統(tǒng)級產(chǎn)品。
江海股份在2013年收購了日本ACT公司的鋰離子超級電容相關知識產(chǎn)權后,開啟了超級電容器項目的快速發(fā)展之路。雙層電容器方面,江海股份與日本ELNA公司進行了深度合作。2015年,江海儲能正式成立,專門負責超級電容的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。截至2021年底,該公司募集資金用于超級電容器產(chǎn)業(yè)化項目投資累計達到8億元。其超級電容器,特別是鋰離子超級電容器獲得國內(nèi)外多個領域的著名企業(yè)的認可,在車輛、醫(yī)療儀器、新能源、電網(wǎng)、智能三表、AGV、港口機械已進入批量應用階段,營業(yè)收入進入快速增長期。2021年5月13日,與金龍合作的首臺鋰離子超容大巴成功下線。
結語
市場需求在不斷擴大,超級電容器行業(yè)還處于起步階段,需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同合作,不斷優(yōu)化產(chǎn)品的不完善之處,不斷提升產(chǎn)品性能,以滿足市場需求。就目前市場的發(fā)展來看,超級電容器的市場前景還是挺好的。
正是由于超級電容器的這些優(yōu)點,它在這幾年發(fā)展迅速。更重要的是超級電容器的發(fā)展從一開始就完全是市場行為,并沒有政策補貼強行推廣。也就是說超級電容器的發(fā)展不會像電池那樣忽高忽低,它的發(fā)展很平穩(wěn),也很健康。據(jù)QYResearch統(tǒng)計,2021年全球超級電容器市場銷售額達到了12億美元,預計2028年將達到58億美元,年復合增長率可達24.3%。
中國超級電容器的市場規(guī)模及細分行業(yè)
中國區(qū)市場在過去幾年變化較快,據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計2021年國內(nèi)超級電容器的年銷售額約為15億元,預計到2025年可達20~25億元。其中主要分布在以下幾個主要應用領域:
一是風電領域約為4~5億元規(guī)模,在一些舊風機的改造上使用比較多;
二是電表行業(yè)一年也有幾億元的樣子,尤其是從去年開始,我國的電表壽命要從8年提高到16年,促進了超級電容器的采用速度;
三是量大面廣的標準器件,它主要用在直流智能電子設備當中,用來儲能,以做后備電源等;
四是載波模塊,終端設備等,比如像行車記錄儀、水表等。
業(yè)內(nèi)認識估計這些既有市場未來幾年每年將會保持20~30%的增速增長。此外,還會有一些新興應用不斷被催生出來,比如說電動汽車將是超級電容器的大市場之一、新能源船電力應用、智能電網(wǎng),以及電動汽車充電樁等應用。
原有市場,加上一些新興市場的崛起,超級電容的未來增長率值得期待。
圖:雙電層超級電容器的原理圖,其工作原理是:在額定電壓范圍內(nèi),通過外部施加電壓,使得電荷在界面積聚。電容的充放電通過在活性炭電極表面形成的離子吸附界面(雙電層)處離子的吸附和脫附來實現(xiàn)。利用電解液和電極的界面之間相隔的距離極其短,電荷在界面處集中排列,從而形成物理儲電的電容,稱為“雙電層超級電容”。
超級電容的市場格局
超級電容器現(xiàn)在最關鍵的還是材料,主要材料有三種:活性炭、隔膜,及電解液。相對而言,電解液是國產(chǎn)化最好的,現(xiàn)在國內(nèi)的新宙邦,是全球最大的電解液供應商,國內(nèi)外廠商基本都買他的電解液;但隔膜現(xiàn)在基本上還都是日本進口的,國內(nèi)的現(xiàn)在有但剛剛起步;活性炭決定了超級電容器的大部分性能,同時它也是整個超級電容器制造成本的大頭。
國內(nèi)做活性炭的企業(yè)有不少,其中做得比較好的有福建的元力股份,廣西北海的金石,以及美錦能源等。日本的可樂麗在活性炭方面做得很好,原因是它與下游的Maxwell結合非常緊密,工藝細節(jié)控制非常好。目前他們家的價格也是最高的,但是他們賣給Maxwell的價格卻很低。
超級電容器當中,Maxwell是市場占有率最高,其他的國際廠商還有松下、NEC Tokin、NessCap、Nippon Chemi-Con等;國內(nèi)的寧波中車、上海奧威科技、江海股份等的超級電容器產(chǎn)品也相當不錯。
其中寧波中車的超級電容器主要有單體系列和模組系列兩類產(chǎn)品,應用在了交通運輸、特種重裝應用,以及儲能和UPS電源中。
圖:寧波中車的單體超級電容器(來源:寧波中車官網(wǎng))
奧威科技的超級電容器主要應用在了電動汽車和安全節(jié)能型電梯等應用中。它也有單體、模塊,以及專門的有軌電車用超級電容器系統(tǒng)和城市客車用超級電容器系統(tǒng)等系統(tǒng)級產(chǎn)品。
江海股份在2013年收購了日本ACT公司的鋰離子超級電容相關知識產(chǎn)權后,開啟了超級電容器項目的快速發(fā)展之路。雙層電容器方面,江海股份與日本ELNA公司進行了深度合作。2015年,江海儲能正式成立,專門負責超級電容的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。截至2021年底,該公司募集資金用于超級電容器產(chǎn)業(yè)化項目投資累計達到8億元。其超級電容器,特別是鋰離子超級電容器獲得國內(nèi)外多個領域的著名企業(yè)的認可,在車輛、醫(yī)療儀器、新能源、電網(wǎng)、智能三表、AGV、港口機械已進入批量應用階段,營業(yè)收入進入快速增長期。2021年5月13日,與金龍合作的首臺鋰離子超容大巴成功下線。
結語
市場需求在不斷擴大,超級電容器行業(yè)還處于起步階段,需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同合作,不斷優(yōu)化產(chǎn)品的不完善之處,不斷提升產(chǎn)品性能,以滿足市場需求。就目前市場的發(fā)展來看,超級電容器的市場前景還是挺好的。
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