鉅大LARGE | 點擊量：1863次 | 2019年10月15日
我國超級電容研究取得一定進展 但仍缺乏有效競爭
摘要：超級電容作為一種新型儲能裝置，其優(yōu)越的性能和廣闊的市場前景已經(jīng)引起了世界上眾多國家的追捧，現(xiàn)階段發(fā)展勢頭強勁。本文將對國內(nèi)外界超級電容的技術(shù)現(xiàn)狀進行對比，并對未來研究方向進行整理，為超級電容產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。
超級電容(SuperCapacitor)又名雙層電容裝置(ElevatorDouble-LayerCapacitor)或電化學(xué)電容器(ElectrochemicalCapacitor)，起源于上個世紀七八十年代，是一種通過極化電解質(zhì)來儲存電能的全新電容器。
電極材料和電解液是超級電容領(lǐng)域的重點研究對象
從超級電容的結(jié)構(gòu)上來看，其主要由電解質(zhì)、電極、端板、引線、隔膜和封裝材料組成(見表1)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，超級電容性能及相應(yīng)制作材料仍然面臨著成本高、技術(shù)難度大的難題，目前業(yè)界對于其性能、原材料、工藝方法及其在電動汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用研究也都處于持續(xù)上升狀態(tài)，呈現(xiàn)多元化研究趨勢。
其中儲電性能和原材料研究一直處于核心地位，是超級電容技術(shù)研究的熱點領(lǐng)域，其所包含的電極材料、電解液作為影響超級電容性能和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素，在研究中一直被列為重點研究對象。未來技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵將落腳于如何獲取低成本、高性能的炭材料和如何實現(xiàn)高中孔率、高電導(dǎo)率、高比表面積、高堆積比重、高純度、高性價比。
日美韓在超級電容領(lǐng)域具有較強的競爭實力
國際上對超級電容的研究已有30多年的歷史，起步較早，技術(shù)也發(fā)展到了較為成熟的水平。超級電容被一些國家列為國家級重點開發(fā)和研究項目，此外，還針對其提出了中長期發(fā)展計劃。
日、美、韓作為超級電容領(lǐng)域的主要競爭國家，占據(jù)了絕大部分專利，憑借自身的科技優(yōu)勢和技術(shù)積累，在超級電容領(lǐng)域已經(jīng)走在了世界前列，他們在掌握本國市場的同時，也積極參與世界市場的爭奪，具有較強的競爭實力。松下、豐田、TDK等日本企業(yè)具有絕對的競爭優(yōu)勢，它們以技術(shù)集群的形式設(shè)置多層專利壁壘，實現(xiàn)了海內(nèi)外多領(lǐng)域的技術(shù)壟斷;美國在專利數(shù)量上不占優(yōu)勢，但其以基礎(chǔ)、核心、關(guān)鍵、高質(zhì)量見長，且在多個技術(shù)領(lǐng)域、國內(nèi)外均有布局，也具有較強的競爭實力;韓國除積極參與超級電容基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)外，更注重超級電容的應(yīng)用研究，尤其是在電氣應(yīng)用領(lǐng)域占有明顯優(yōu)勢。
現(xiàn)階段，國際上開發(fā)的能量型超級電容的比能量已經(jīng)接近鉛酸電池的水平，達到了30W·h/kg，比功率和單體電容量可以達到3000W/kg和100000F以上。表2為各國超級電容的技術(shù)水平。
我國超級電容研究取得一定進展但缺乏有效競爭
超級電容的研究在國內(nèi)起步較晚，但通過自主開發(fā)和技術(shù)引進，超級電容的發(fā)展速度很快。到2005年后，我國超級電容領(lǐng)域的研發(fā)活動逐漸活躍，專利申請逐漸增多，對超級電容的技術(shù)開發(fā)及保護的重視程度不斷加強。
于此同時，江蘇、江西、天津、陜西和河南為支持本省市企業(yè)積極進軍超級電容市場，也紛紛出臺相關(guān)政策。到目前為止，我國超級電容的技術(shù)指標達到了國際平均水平(以上海奧威科技為例，見表3)，商品化超級電容的出現(xiàn)標志著我國超級電容實用化研究取得了長足的進步。
但需要注意的是，我國在超級電容領(lǐng)域的海外專利較少，參與國際競爭意識不強，仍與日美韓等國家存在較大差距。大多數(shù)國內(nèi)公司進入該領(lǐng)域較晚且過于分散，不同于發(fā)達國家將大量核心專利掌握在少數(shù)公司手里以此形成強有力的競爭優(yōu)勢。
結(jié)語
電極材料、電解液作為影響超級電容性能和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素，在研究中一直被列為重點研究對象。而經(jīng)過幾十年的發(fā)展，日美韓已經(jīng)走在了超級電容領(lǐng)域的前列;而超級電容的研究在國內(nèi)起步較晚，技術(shù)發(fā)展水平不高，海外專利較少，參與國際競爭意識不強，仍與日美韓等國家存在較大差距。
