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輕輕觸碰就能為手機充足電，等待一個紅綠燈的時間就能讓電動車能量滿滿，這些帶有未來科技便捷感的場景其實離我們并不遙遠，奧秘就是它們所搭載的“超級電容器”。有人預言，它將引領下一代電池革命。

2022年，全球超級電容器市場規模將突破615億美元，而在山西，超級電容器產業也正醞釀著巨大的發展機遇，循環壽命達100萬次以上的最新一代石墨烯超級電容器已經中試成功。那么，超級電容器是什么，擁有怎樣的優勢，會給人們生活帶來何種改變？

一、超級電容器

超級電容器是一種能夠快速儲存和釋放電能的儲能裝置，具有功率密度大、充放電時間 短、使用壽命長、溫度特性好、節能環保等特點。當前超級電容器通常指雙電層電容器，由正極、負極、電極之間的隔膜以及電解液構成。

二、超級電容器行業現狀

隨著下游應用場景的不斷擴展，對超級電容器的需求也在不斷增長，根據數據顯示，2013-2020年我國超級電容器行業市場規模逐年增長，到2020年中國超級電容器市場規模增長至155億元，同比上升13.97%。
未來隨著新能源汽車、軌道交通、電力系統等領域的需求推動，我國超級電容器行業將繼續保持高速增長。目前超級電容器在新能源客車、軌道交通、智能儀表、電網設備、UPS、港口重型機械、國防軍工等領域存在廣泛應用。

三、超級電容器的優勢

1、能量加倍 安全性高
超級電容器可更快速充放電且擁有更長壽命
在上海，一輛電動公交車停站間隙只要一分鐘便能充滿電，續航里程可達10到15公里。在廣州，一輛有軌電車在乘客上下車間隙，就已自動完成充電，用時不到30秒，還能回收制動能量，確保車輛全程不間斷運行。讓這些場景變成現實的奧秘，就是它們搭載的超級電容器。
中科院山西煤化所的中試車間內，年產300萬法拉的超級電容器正在生產。細節決定成敗，制漿是第一道生產工序，從配比到加料順序再到混料時間，每一個環節的微小誤差，都可能造成整批產品不達標。15道工藝流程，上百個關鍵控制參數，每一個技術員都練就了“眼睛就是尺”的絕技。經過漿料制備、極片成型、卷繞封裝、性能測試等工序，不同規格的超級電容器如期下線。
“從材料、器件到工藝流程都是我們自主研發設計的，這批貨馬上要發給電網企業掛機測試，目前年產百萬法拉的中試線已經不能滿足客戶的需求了。”中科院山西煤化所副研究員蘇方遠介紹。
中國超級電容產業聯盟副理事長、中科院山西煤化所研究員陳成猛認為：“超級電容器典型的特點是具有更高功率密度，這決定了它可以更快速充放電，僅需幾十秒至一分鐘。它的循環壽命也很長，例如把它裝在新能源汽車上，10年后這個車報廢了，但超級電容器拆下來，裝在其他新能源汽車上還能使用。”

2、性能優越 規模應用
超級電容器產業發展受到高度重視
據了解，超級電容器和普通電池之間存在互補關系：能量密度方面，普通電池更勝一籌，而超級電容器是短板；在功率密度方面，普通電池有不足之處，但超級電容器從循環壽命、安全性、耐候性來看是長處。
所以在很多應用場景下，普通電池和超級電容器會被組成混合模組，比如說電動汽車需要加速，或者在下坡的時候，自動能量回收由超級電容器來工作，當在平穩區域續航狀態下的時候，用普通電池作為驅動的電源，它們之間可以良好匹配。
目前，世界上許多國家都在積極開展超級電容器相關的研究開發工作，隨著我國對新能源產業政策扶持力度的加大，超級電容器產業的發展近年來也受到了高度重視。
值得關注的是，中國生產廠商技術的完善和規模化效應逐漸體現，讓越來越多國產超級電容器走向規模化應用。陳成猛認為：“中國是一個比較大的市場，應用的需求牽引力比較強，在這種帶動下，國內涌現出的一系列超級電容器骨干企業，逐步從二線轉入一線，目前中國應該是和國際處于并跑狀態，相信未來我們有能力可以逐步實現領跑。”

3、協同創新 技術突破
促進超級電容器產業高質量發展
“超級電容器里電極材料90%以上都是碳材料，在碳材料領域的研究方面，山西煤化所很有權威，而且目前已經具備了產業化能力，我們希望通過材料器件協同創新，能夠突破超級電容器的關鍵技術，促進整個產業的高質量發展。”王振兵說出研究超級電容器的優勢所在。
料要成材，材要成器，器要好用。中科院山西煤化所的超級電容器項目，就是沿著這樣的路徑走過來的，從料到材再到器，石墨烯基超級電容器不僅實現了好用，而且已經在電網企業掛機測試。
超級電容器具有長壽命、免維護、大電流輸出能力強等優點，更換超級電容器后的配電自動化終端維護成本低，電網自愈可靠性更高。
陳成猛認為：“從整個全產業鏈角度，要構建一個閉環的生態。中科院山西煤化所和美錦能源合作開發的生物制劑電容炭，已經在清徐落地轉化了，依托這個自主可控的材料，下一步再把超級電容器規模化生產，能夠在山西落地，進一步延鏈、補鏈、強鏈。這樣，我們有了核心材料、超級電容器和核心用戶，在一個好的生態內，就可以實現良性、健康、高質量發展。”

四、世界上首款使用 “ 超級電容器 ” 的混動跑車：蘭博基尼 Sián

蘭博基尼前不久發售了一輛電混動汽車名叫 Sián，該車搭載了最新的“超級電容器”技術。蘭博基尼的新能源汽車，不是純電車，而是一輛混動車，一輛裝著 6.5 升 V12 發動機的混動跑車，名叫 Sián。Sián 來自博洛尼亞語，這個詞的意思是：一道閃電。
最大功率能達到 819 匹馬力，最高時速超過 350 公里每小時，0 百加速只需 2.8 秒。這輛主要動力還是燒油的混動車，2.8 的零百加速，跟馬斯克嘴里天天喊但是依然還沒量產的動力上千匹的 Roadster 就差 0.7 秒，成功躋身兩秒俱樂部。
蘭博基尼是世界上第一輛使用 “ 超級電容器 ” 的混動跑車，同樣是 6.5升的 V12(參數|圖片) ，法拉利 812(參數|圖片) GTS 的零百加速要 3 秒。之所以蘭博基尼能達到這個速度，很大的原因就是因為Supercapacitor 超級電容器。
車輛制動時，就會為超級電容器快速儲能，你一腳油門踩下去，超級電容器會把剎車時儲存的能量瞬間釋放，快速提升電機扭矩。這樣在起步的時候就能做到一個秒加速的作用，也不浪費制動時的時間。

五、超級電容器行業發展趨勢

1、薄膜電容將逐漸取代鋁電解電容
以風力發電、太陽能發電、電動汽車為代表的新能源市場日益繁榮，極大地拉動了電容器的市場需求。薄膜電容在新能源領域的應用開發使得行業迎來新的產業機遇。隨著薄膜電容技術的不斷發展，其耐高電壓、濾波能力強、壽命長、使用溫度范圍寬、能在惡劣的環境下工作等優點特別適合在新能源領域的應用，因而越來越受到新能源行業的關注。
薄膜電容在風力發電、太陽能發電領域的應用主要在電力設備變頻、電流變換、電源控制、功率矯正等方面。以前基本上都是使用鋁電解電容為主，但薄膜電容在這個領域的優勢越來越明顯。
隨著薄膜電容價格的下降，在風能、光伏發電領域，薄膜電容取代鋁電解電容將是未來的發展趨勢。同時，變頻技術應用領域不斷推廣，通訊設備更新換代周期縮短，多重利好因素作用下，高端電容器市場迅速發展。

2、可在解決電動汽車充電問題上發揮重要作用
隨著汽車技術的發展及環保政策趨嚴，新能源汽車得到迅速發展，市場需求量不斷擴大。但電動汽車實際應用的充電問題一直得不到解決，仍然存在充電樁數量不足、布局不合理、維護不到位、老舊小區建樁難等問題。現階段公眾在選擇純電動汽車和傳統能源汽車產品消費時，充電的便捷程度（包括充電樁分布位置和充電所需時間）是重點關注方向。
由于充電設施前期投入較大，充電設施企業運營盈利差，市場化的參與單位參與意愿低，使得充電設施配套少。其次電動車平均每次充電需要一到三個小時，且電池需要做專門的定期維護，使用3-5年后還需更換新電池，更新費用較高，這些條件嚴重制約了電動汽車的實際推廣和應用。
超級電容器可在解決電動汽車充電問題上發揮重要作用，超級電容器具備功率密度大，充放電速度快，瞬間輸出功率大的優勢，不僅可在汽車啟動的時候為汽車提供峰值電流，為瞬間大負荷的工作提供充足的能源保障，而且也可以達到降低燃油成本、降低排放、提高汽車性能的效果。
因此，將超級電容器是一種理想的電動汽車儲能設備。如再將普通的儲能電池和超級電容器組合成混合儲能單元，結合兩者優勢，必將大大提升超級電容器在電動汽車的應用優勢。