电化学电容器市场分析

郑州文海(www.wenhaiw.com) 【发表日期:2016-09-08 17:01】 打印 关闭
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    摘要:电化学电容器(Electrochemical Capacitors),又称超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容等;发展于上世纪七、八十年代,是一各通过极化电解质来储能的电化学元件。它不同

    电化学电容器(Electrochemical Capacitors),又称超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容等;发展于上世纪七、八十年代,是一各通过极化电解质来储能的电化学元件。它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。作为国家战略性新兴产业的重要组成部分,超级电容器事关新材料、新能源汽车、新能源和节能环保、新型城市公共交通等关键领域,且有大量的潜在应用市场等待开发,政府宏观政策方面制定了一系列的战略统筹规划。

    一、国际超级电容电池市场概况

    近年来,由于看好这一领域广阔的应用前景,市场需求成倍增长。随着超级电容器、电池电极材料制造成本的降低,以及电动自行车、电动汽车等新产品的有力推进,使全球超级电容器、电池产业化脚步进程加快。随着技术的不断进步和新材料的使用,新型超级电容器的储能密度正在接近甚至超过铅酸蓄电池,这将使超级电容器升级为“超级电容电池”,部分取代锂离子电池和传统铅酸蓄电池市场,超级电容电池将迎来爆炸性的市场,这也将颠覆世界电池市场的布局。美国、韩国、日本、俄罗斯、瑞士、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累以及强大的资金支持,目前处于领先地位。在“中国制造”全球地位的不断提升中,使中国成为亚太地区超级电容以及电池最大需求国。基于这一现状,俄罗斯、美国、韩国、日本等国家超级电容电池企业,加强了在中国的销售及合作,纷纷来华设立销售、办事机构及合资、组装工厂,拓展中国市场。
    2008年全球超级电容器产业规模超过100亿美金,全球超级电容器的年需求量超过5亿只,美国市场研究公司Frost&Sullivan发布的一份报告预计,2002年到2009年之间,全球超级电容器产业的产量和销售将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。而立塬公司的升级产品混合型超级电容电池将使市场规模扩张为这一规模的几倍至几十倍。
    新能源汽车是全球汽车行业重点关注的领域,超级电容电池是其关键部分,在近五年的《电动汽车行业研究报告》中显示,超级电容电池作为电动汽车重要零部件,被全球电动汽车制造企业所关注。诶本丰田汽车在“2008年国际高级汽车电池与超级电容器讨论会(AABC2008)”上,介绍了在混合动力车等电子控制刹车系统中用作辅助电源的超级电容电池的应用情况。将超级电容电池装置安装到汽车上与电子控制装置(ECU)相连,需要电能时,通过超级电容电池装置放电。
    2008年,仅8款40多万辆丰田混合动力汽车累计共使用超级电容电池超过1000万件。这八款车包括普锐斯(PRIUS)猎犬混合动力车(HARRIER HYBRID)、机敏混合动力车(KLUGER HYBRID)、ESTIMA HYBRID、ALPHARD、雷克萨斯GS430、皇冠MA JESTA,以及刚刚上市的凯美瑞HV。

    二、我国超级电容电池市场概况

    专业调查机构统计,目前国内从事超级电容电池的研发的厂家共有50多家,然而,能够批量生产并达到实用化水平的主要厂家不到10加,如北京集星公司,哈尔滨巨容公司,上海奥威公司,北京金正平公司,锦州凯美公司,江苏双登公司,南京集华公司等,其中哈尔滨巨容公司、上海奥威公司、北京金正平公司、江苏双登公司等还只是无机超级电容器生产企业,目前超级电容电池占世界能量纯储存装置的市场份额不足5%,在我国所占市场份额约为0.5%,因此超级电容电池存在着巨大的市场潜力。
    由于超级电容电池具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点,将成为本世纪新型的绿色能源。当前,国内厂商纷纷推出产能扩张项目,产品也更加全面,产能正节节攀升。即使如此,受技术及电极材料限制,国内能规模生产的厂家仍很少,年供应量不到200万只,这样的生产规模还远远无法满足市场的需求,所以国内大多数用户还是通过进口来满足需要。目前,在广东深圳有数十家代理商在经销国外品牌的超级电容器,而同样规格指标在国外超级电容器的价格要高出国内价格的三分之一到三分之二左右,国内未批量生产的型号价格更是高的离奇。
    在市场需求迅速增长的强力推动下,国际超级电容电池生产巨头也把战略投资的目光锁定中国,而相关的生产企业(如铝电解电容器生产企业)也正跃跃欲试准备介入这一新兴市场。
    根据《国际电子商情》的数据,2003年至2006年中国超级电容器市场的总体市场容量年度增长幅度分别以36.7%、34.1%、34.9%呈现出了稳定快速的增长势头。
    三、超级电容电池市场前景分析
        超级电容器凭借自身使用寿命久、高充放电效率等显著特点,只要找准自身发展的合适土壤,未来发展潜力巨大。就未来十年的发展而言,超级电容器将是运输行业和自然能源采集的重要组成部分,其中,用于装配在启停系统车辆的超级电容器,将成为其在未来的主要销售渠道。
      在运输行业中,新能源汽车工业已成为当今最热门的话题之一。作为汽车领域的高新技术,新能源汽车要尽可能保持同传统汽车相同的性能,还要减少对石油等有限资源的使用量,这是其问世的根本目标。要实现这一目标,必然需要用于储存能量的借助辅助设施来实现,而超级电容器就是其中一个重要的组成部分。
      今天,全世界各行各业都在享受自然能源发电带来的益处。未来,自然能源应用市场巨大,其中,辅助设施必然是这一市场中的一个集市,交易金额将高达51亿美元。超级电容器就是这个集市上的一类重要商品。
      1. 超级电容器和节能与新能源汽车
      在汽车工业中,智能启停控制系统(轻型混合动力系统)的应用为超级电容器提供了广阔的舞台,充分体现出超级电容器性能上的优越性,其中在插电式混合动力汽车上的表现尤为突出。
      这里,想补充说明一下汽车智能启停控制系统的工作原理,大致如下:
      当汽车在减速或短停车时,智能启停控制系统可暂停发动机转动,并将制动过程中产生的热能转换成电能储存在电容器里;
      当汽车再次前进时,电容器则将刚刚储存起来的电能瞬间输出给智能启停控制系统中的电机,电机转动传送带,直接带动发动机工作;
      这样,整个启停过程,汽车没有油耗,既经济又环保。其中,能够实现快速充放电的储能设备就是关键。因此,具有此特性的超级电容器成为最佳选择,也是智能启停控制系统最重要的组成部分。
     
      然而,当前的混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及燃料电池汽车都配备了用来储存能量的电池,因此,超级电容技术想介入新能源汽车领域,还需要一段很长的发展过程。从目前来看,超级电容器可扮演辅助主动力电池的角色,既可起到缓冲作用,又可延长主动力电池的寿命,同时还可增强充放电效果。但是,造价高和能量密度低的劣势让这一辅助设备的开发无法顺利进行。尽管汽车制造商们明白超级电容器在能量领域里有极高的发展潜力,但目前还无法脱离对镍氢电池和锂电池的依赖。
      如果政府将尾气排放列为需优先解决的问题,并提供资金支持,在一定程度上能够推动部分厂商参与超级电容器的研发。
      2. 超级电容器涉及的其他领域
      在自然能源采集领域里,风力发电目前的工作流程还离不开液压系统或电池。因为发电机的扇叶每次停下时,内部的涡轮机就会将扇叶调整到指定位置,这个过程在风力发电中被称为变浆距控制系统,运作过程中所需的电能就是通过液压系统或电池来提供的(限于篇幅,液压系统相关知识不会出现在本报告中)。对于电池来说,间歇性工作强度大,再加上常年的负荷,会导致自身使用寿命大打折扣。为此,工程师们每隔几年就会对每一个风力发电机进行一次“高空作业”,电池的维修和更换也是一笔不小的费用。大功率超级电容器利用其充放电快,循环寿命长的特点,可以代替电池胜任此工作,虽然前期投入成本高,但是相比频繁维护和更换电池,费用还更低廉一些,同时还可降低工作强度。可就现实而言,超级电容器还没有作为炙手可热的辅助设备渗透进这个能量网络。不过,未来超级电容器将被广泛应用的事实是不容置疑的。
        2016年4月12日,工信部印发《工业强基2016专项行动实施方案》,将超级电容器列入扶持重点。此消息一出,众多超级电容概念股受到各大券商的大力推荐。国内某铝电解电容器上市企业紧随其后,宣告拟开启超级电容计划。不日,我国超级电容器材料方面的首个行业标准《超级电容器用有机电解液规范》尘埃落定。极具国际品质的超级电容器件生产商及系统解决方案提供商集星科技参与了上述评审,称该行业指导性标准将强有力地推动中国超级电容器产业的技术进步。此时的超级电容恰如人间五月天,花好景美。多种迹象表明,超级电容或正迎来行业新拐点。
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