超級電容應用前景也超級？村田中國區產品部美女有話說！

「近幾年的快速發展，更進一步證明超級電容器不僅是一種可行的，甚至是更理想的設計選擇，在越來越多的行業得以廣泛應用，其前景十分廣闊。」 Maxwell應用工程部高級應用工程師李毅山博士如是說。

據儲能機理的不同，超級電容可以分為雙電層電容(Electrical Double-Layer Capacitor，EDLC)和法拉第准電容兩類。目前EDLC市場上常見的類型以扣式、筒狀型以及層壓式結構為主。

村田（中國）投資有限公司產品工程師吳海華稱，普通的扣式或筒狀型超級電容由於漏電流大，ESR高，厚度高等缺點，不適於應用於具有大電流放電需求，或使用電池的攜帶型類設備中。通常這類超級電容的封裝性差，在耐濕性,耐高溫可靠性方面都不盡人意。而層壓式EDLC擁有超低ESR的最適設計，高可靠性的封裝，高速地充放電特性以及使用溫度範圍廣等特點，成為目前高端市場發展的趨勢。村田專註於層壓式EDLC的研發。

作為全球超級電容領域的先行者和領導者，Maxwell專註於超級電容器的研發和生產已有20 年的時間。據李毅山博士介紹，Maxwell的超級電容器為雙電層電容，單體容值為1-3400F，圓柱卷繞型。「目前Maxwell應用最多的是3000F的大容量單體。」 李毅山稱Maxwell的核心優勢在於全球獨有的乾電極技術，其生產的單體性能更穩定，壽命更長，可靠性更高，且更環保。此外，Maxwell最新的DuraBlue抗振動和衝擊技術保證了其產品能夠滿足各個應用領域的最嚴酷的振動和衝擊環境。

Maxwell應用工程部高級應用工程師 李毅山博士

從結構看，超級電容器主要由電極、電解質、隔膜、端板、引線和封裝材料組成，眾所周知，電極材料是超級電容器的關鍵所在，它決定著電容器的主要性能指標，如能量密度、功率密度和循環穩定性等。李毅山告訴記者，Maxwell超級電容器的電極採用的是活性炭原料，「電極材料的選取除了要考慮對超級電容器性能的影響，還需考慮市場對其成本的接受度。」

目前，超級電容器的生產廠商依然以日、美、韓三國領先，中國起步相對較晚。廣東風華高新科技股份有限公司（以下簡稱「風華高科」）超級電容項目技術總監朱歸勝指出，當前，國內超級電容器企業與國際性企業的技術差距主要體現在關鍵原材料和極片製造技術上，但近些年國內本土企業通過不懈的努力，在超級電容器製造水平上有了很大的提高，在某些領域也達到了國際先進水平。朱歸勝認為，對於我國超級電容器產業，未來加強超級電容器新型電極材料的研發，並降低生產成本，提高超級電容器的品質和積極發展模組應用技術將是我國超級電容器企業追趕甚至是超越國際巨頭的必經之路。

和電池相比，由於能量密度較小，考慮到成本和空間的影響，超級電容雖然在一些應用中仍是擔當輔助的角色不能完全替代電池，但對於眾多受電池限制的產品設計中，超級電容可以說是硬體工程師的一個福音。

「超級電容可作為停電時的備用電源，或在峰值功率輸出時提供電力，亦可在攜帶型類設備中輔助電池延長電池壽命。」吳海華稱，除了最常見的在停電時作為備用電源用於企業級SSD、伺服器等需要斷電數據備份的設備中，小型化高可靠性的層壓式EDLC在以下領域中也擁有廣闊的應用前景：

村田（中國）投資有限公司產品工程師 吳海華

一是，應用於瞬間需要大電流放電的設備中，進行峰值輸出輔助, 如LED閃光燈設備，馬達驅動設備等。雖然電池具有較高的能量密度，但由於功率密度有限，頻繁的大電流放電會嚴重影響電池的使用壽命。村田的EDLC具有較高的功率密度，不僅可以實現10A以上的大電流放電，其超低的ESR幾乎可以忽略放電瞬間的電壓降影響。即便是在低溫的情況下，內阻也不會像電池大幅上升。

二是，具有WiFi或GPRS等無線通信功能的使用電池的設備中，EDLC可用於輔助通信時的大功率從而延長電池壽命。 這類設備通常對於漏電流和小型化的封裝都有較高的要求。村田EDLC在業界首屈一指的超低漏電流，最薄3.2mm的緊湊型封裝都是這類設備的最佳選擇。比如近來備受關注的穿戴式醫療設備, 智能三錶行業等也大有用武之地。

三是，新能源領域的能量採集設備。典型的應用就是在光伏發電或者具有太陽能充電功能的設備。在日間利用從太陽光的光能轉化成的電能為EDLC充電，必要時刻釋放預先存好的電量，靈活的充放電有助於取代電池或者有效降低電池維護成本。此類應用中，由於設備長期處於陽光直曬的地方，所以對於元器件高溫保證具有較高的要求。而村田EDLC則能保證在到-40 ℃～+85℃之間正常工作，即便在持續70度的高溫下也能保證5年的產品壽命（乾涸壽命）。

據李毅山介紹，目前Maxwell的主要應用領域是混合動力公交車，風力發電機，軌道交通和小汽車。「不同應用領域對功率、能量、電壓、振動、溫度等的要求不同，要根據實際要求選擇不同的產品。」 李毅山稱，以公交車為例，除了對頻繁充放的大電流能力要求高，其對抗振動的要求也很苛刻，因此Maxwell開發了業界領先的Durablue高抗振動和衝擊技術以滿足該應用的需求。

不過，李毅山同時也指出，實際超級電容器的使用，除了利用其快速充電的特點，還要考慮其能量、體積、形狀以及成本。隨著超級電容器技術的發展，其應用領域會越來越廣。「不斷有來自更多領域的新客戶與Maxwell 接洽，尋求超級電容器的新應用和解決方案，如：發動機啟動、UPS、風場/光伏場、微電網等領域。」李毅山如是說。

作為世界電子元器件的專業製造商，風華高科於2014年也開始啟動超級電容這一項目。「風華高科將以應用於工業電子、汽車電子、消費電子以及新能源領域的高品質超級電容器為主要產品，致力於成為超級電容器相關產品的專業製造商，為客戶提供專業解決的方案。」 朱歸勝表示，「當前市場應用的重點在通信和消費電子領域，同時在軌道交通、汽車啟停技術等領域也得到了快速發展，未來在交通運輸和可再生能源領域將會有更大的發展空間。」

毫無疑問，超級電容的應用前景十分光明，一旦新能源汽車等應用全面打開，市場將迎來快速的爆發。

相關數據顯示，鋰電池的能量密度在110-150wh/kg，但超級電容普遍只有10wh/kg左右。換言之，超級電容的續航里程只是相同重量鋰電池的十分之一左右。由於超級電容的能量密度有限，除公交、地鐵等既能搭載大量超級電容又有固定線路的交通工具外，超級電容作為乘用車的主動力源還有點力不從心。不過，二者相配合可以實現「1+1>2」的效果。李毅山指出，超級電容和電池有不同的技術特點，它們之間是互相補充的關係。「在某些場合只需要超級電容器即可，但有些場合則需要同時使用：利用它們的技術互補，即電池的高能量密度和超級電容的高功率密度，為眾多行業的應用提供更為高效的解決方案。」

李毅山指出，超級電容器在功率密度、能量密度、電壓和溫度等方面需要不斷提高，以滿足客戶和市場對超級電容器日益增長的技術要求。他稱，這些方面也是Maxwell目前研究的重點。近兩年，Maxwell提高了其單體的電壓水平、能量密度和功率密度，使其產品效率更高，應用範圍更廣。

朱歸勝稱，從技術發展上看，當前超級電容器主要包括有雙電層超級電容器和混合型超級電容器，隨著超級電容器電極新材料，如石墨烯、氮化鈮等新型超級電容器電極材料的發展，混合型超級電容器將是未來幾年發展的一個重要方向。另一方面，未來超級電容器將在小微型化、薄型化和超低漏電流以及大容量、高電壓、寬溫度適應範圍等方向發展。特別是針對一些特殊應用環境，高溫特性在90℃或更高的超級電容器產品將有會有更大的應用和發展空間。

李毅山認為，隨著超級電容器技術的進一步發展，其地位將會日趨重要。「這也是世界上許多一流的電力企業、汽車製造商和技術製造商的共識。Maxwell全球數以百萬計的超級電容器銷售量足以證明這一點。」李毅山說，根據市場的反饋，超級電容器是性價比很高的產品。Maxwell一貫致力於通過技術革新，在確保高質量的基礎上來降低成本。此外，產量的增加也有助於生產成本的下降，這同時也會推動超級電容器行業的發展和技術的進步。

在巨大的市場前景面前，本土上市公司法拉電子、江海股份早已積極布局。據悉，法拉電子的超級電容已經研製成功，現正在和混合動力汽車製造商合作試商用超級電容儲能混合動力系統；江海股份的超級電容器目前已有兩條生產線量產。此外，風華高科的超級電容也已開始面向市場銷售。新宙邦、深圳惠程等上市公司在超級電容方面也均有儲備。

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