水泥和炭黑可制成新型超級(jí)電容器 2023超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)

• 吳澳燕 2023年8月2日 來源：科技日?qǐng)?bào) 1298 85
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在超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)化方面，美、日、韓等國外企業(yè)一直走在前列，產(chǎn)品覆蓋紐扣式、圓柱型、軟包超級(jí)電容器，可應(yīng)用于交通、工業(yè)、電網(wǎng)、消費(fèi)電子、傳感器等領(lǐng)域。

美國麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)新研究表明，人類擁有的最普遍且歷史悠久的兩種材料——水泥和炭黑，可能是構(gòu)成一種新的、低成本儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)。以特定的方式將它們結(jié)合在一起，會(huì)得到一種導(dǎo)電納米復(fù)合材料。

電容器可儲(chǔ)存的電量取決于其導(dǎo)電板的總表面積。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型超級(jí)電容器的關(guān)鍵是一種生產(chǎn)水泥基材料，這種材料具有極高的內(nèi)表面積，其體積內(nèi)有致密、相互連接的導(dǎo)電材料網(wǎng)絡(luò)。研究人員將高導(dǎo)電性的炭黑與水泥粉和水一起制成混凝土，并讓其固化。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算出，一塊45立方米大小的納米炭黑摻雜混凝土塊將有足夠的容量儲(chǔ)存約10千瓦時(shí)的能量，這通常是一個(gè)家庭的日平均用電量。由于混凝土可保持其強(qiáng)度，因此以這種材料為基礎(chǔ)的房屋可儲(chǔ)存太陽能電池板或風(fēng)車一天產(chǎn)生的能量，并可在需要的時(shí)候使用。而且，超級(jí)電容器的充放電速度比電池快得多。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年國內(nèi)超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》顯示：

超級(jí)電容器是一種具有快速、大容量儲(chǔ)能(電能)能力的電容器。其性能與結(jié)構(gòu)介于普通電容器與電池之間，根據(jù)工作原理超級(jí)電容可以分為雙電層電容器與法拉第準(zhǔn)電容器(贗電容)以及新型的鋰離子超容。

在超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)化方面，美、日、韓等國外企業(yè)一直走在前列，產(chǎn)品覆蓋紐扣式、圓柱型、軟包超級(jí)電容器，可應(yīng)用于交通、工業(yè)、電網(wǎng)、消費(fèi)電子、傳感器等領(lǐng)域。

近些年，我國超級(jí)電容器市場(chǎng)保持增長勢(shì)態(tài)，尤其在風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、城市電動(dòng)公交、智能儀表、消費(fèi)電子等領(lǐng)域出現(xiàn)快速增長。

2023超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)

自工業(yè)革命以來，能源危機(jī)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，由能源而引發(fā)的種種問題也在當(dāng)今社會(huì)展露無疑。因此針對(duì)新能源的開發(fā)與應(yīng)用愈發(fā)迫切，由能源危機(jī)引發(fā)的種種問題亟待解決。開發(fā)新型可再生能源成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)，然而利用可再生能源的前提是首先需將其轉(zhuǎn)化為電能后才能加以利用，因此在新能源發(fā)展的整個(gè)過程還存在著一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)性問題，即能量的存儲(chǔ)。

目前，市場(chǎng)主流的儲(chǔ)能器件有鋰離子電池、超級(jí)電容器、燃料電池等，而他們又具有各自的應(yīng)用特色。鋰離子電池雖然能量密度高，但是快速充放問題一直很難突破并且伴隨著一系列安全隱患，如自燃等隱患;與鋰離子電池相比，超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(50~100萬次)、使用溫度范圍寬、安全可靠、環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。

超級(jí)電容器按照儲(chǔ)能機(jī)理可分為雙電層超級(jí)電容器和贗電容超級(jí)電容器。超級(jí)電容器不僅能在新能源汽車、軌道交通、航空航天、電力電氣、消費(fèi)電子等眾多領(lǐng)域;還在光伏、風(fēng)電、機(jī)械能回收、智慧城市、國防建設(shè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用等。

超級(jí)電容器電極材料主要分為活性炭材料、金屬氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料。從材料成本講，電容活性炭材料是最經(jīng)濟(jì)的電極材料，但是國內(nèi)的電容炭研發(fā)起步較晚，量產(chǎn)和應(yīng)用滯后，因此我國超級(jí)電容器的電容炭90%依賴于進(jìn)口，其中日本可樂麗活性炭電極材料占據(jù)我國的市場(chǎng)份額近70%，進(jìn)口電容炭價(jià)格高達(dá)50萬/噸，高端電容炭超100萬/噸，這嚴(yán)重制約了我國超級(jí)電容器的發(fā)展。

隨著電池型電容的發(fā)展，超級(jí)電容器越來越具有高的能量密度、高的功率密度與超長的使用壽命。有望解決傳統(tǒng)的二次電池與傳統(tǒng)的超級(jí)電容不能兼顧三方面特性的弊端。未來，隨著車輛的電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化，超級(jí)電容器獨(dú)特的性能特點(diǎn)使其在新能源車領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，主要體現(xiàn)在快充車輛、輔助驅(qū)動(dòng)、安全冗余和舒適性提升四個(gè)方面。

超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括清潔電源儲(chǔ)能與區(qū)域供應(yīng)，純電動(dòng)交通，過程節(jié)能減排等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前以二次電池(鋰離子電池為主)，超級(jí)電容器，氫燃料電池三大核心產(chǎn)品為主要脈絡(luò)，而衍生擴(kuò)散出巨大的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。近期又與物聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)形成了新的融通互動(dòng)，顯示出勃勃生機(jī)與巨大的機(jī)遇。

超級(jí)電容器電極技術(shù)是超級(jí)電容器的核心技術(shù)，隨著關(guān)鍵的電極漿料和涂布工藝的突破，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，我國企業(yè)已經(jīng)掌握了核心電極技術(shù)。此外，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)從高分子科學(xué)角度出發(fā)，通過對(duì)氟塑料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的工程化實(shí)踐，開始了自主研發(fā)干法電極技術(shù)，取得了關(guān)鍵技術(shù)的突破和規(guī)模化量產(chǎn)。

目前中車新能源、天津普蘭納米、烯晶碳能、上海凌容、濟(jì)南圣泉等都具有干法電極技術(shù)和相關(guān)超級(jí)電容器產(chǎn)品。

據(jù)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟不完全統(tǒng)計(jì)，到2025年保守估計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到76.3億元，年平均增長率超過20%。隨著“雙碳”目標(biāo)的逐步落實(shí)，以及電力體制改革進(jìn)一步深化、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展、可再生能源裝機(jī)量快速增長，超級(jí)電容器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在未來3-5年持續(xù)快速增長。

更多行業(yè)詳情請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年國內(nèi)超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》。

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  2023-2028年國內(nèi)超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告

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