超級電容器行業(yè)基本情況.(DOC)

1、3.1超級電容器行業(yè)基本情況3.1.1超級電容器介紹超級電容器(Supercapacitor,Ultracapacitor),又叫黃金電容、法拉電容,通過極化電解質(zhì)來儲能，屬于雙層電容的一種。由于其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這種儲能過程是可逆的,正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。由于其容量很大,對外表現(xiàn)和電池相同,因此也稱作“電容電池”或說“黃金電池”。超級電容器是目前世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。圖超級電容器結(jié)構(gòu)原理圖超級電容器的出現(xiàn),填補(bǔ)了傳統(tǒng)電容器和電池間

2、的空白,廣泛的應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品、智能儀表、玩具、電動工具、新能源汽車、新能源發(fā)電系統(tǒng)、分布式電網(wǎng)系統(tǒng)、高功率武器、運(yùn)動控制領(lǐng)域、節(jié)能建筑、工業(yè)節(jié)能減排等各個行業(yè),屬于標(biāo)準(zhǔn)的低碳經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)品。超級電容器具有如下特點(diǎn)：高功率密度。輸出功率密度高達(dá)數(shù)kW/kg，是如何化學(xué)電源所無法比擬的,是一般蓄電池的數(shù)十倍。高能量密度。能量密度可以達(dá)到5-20Wh/kg，是傳統(tǒng)電容器所無法想象的。循環(huán)壽命長。理論循環(huán)壽命為無限次，實際都為50萬次以上，遠(yuǎn)高于蓄電池幾百次的循環(huán)壽命。4)充電時間短。可在數(shù)秒內(nèi)到幾分鐘內(nèi)完成充電，遠(yuǎn)快于蓄電池的充電時間。(5)免維護(hù)、高可靠性，報廢后不產(chǎn)生環(huán)境污染。312超級電容器與傳

3、統(tǒng)常規(guī)儲能元器件比較(1)超級電容器與靜電電容器、電池的性能參數(shù)比較參數(shù)超級電容器靜電電容器電池放電時間(S)(1?30)(101.04)充電時間(S)1.30)10-%10_a)(io1.04)能最密度WW(h10)10.000(50,200)循壞效率(90%,95%)100%(70%.85%)循環(huán)喬命100,000尢窮大(500,2000)圖超級電容器與普通電容器及電池參數(shù)比較(2)超級電容與電池相關(guān)指標(biāo)比較操氫電池磷酸扶鋰電池超級電容器比功率很??；充放電700次左右#循環(huán)壽命很短，充電時間很長;記憶效應(yīng)嚴(yán)重；屬于化學(xué)電池，會出現(xiàn)過熱甚至爆炸的危險。比功率較小;充放電1500次左右，循環(huán)壽

4、命很短；充電時間很長；記憶效應(yīng)很低；屬于化學(xué)電池，會出現(xiàn)過熱甚至爆炸的危險-比功率是電池的10倍以上；充放電100萬次以上；循壞壽命特長；充電時間極快，僅數(shù)分鐘；無任何記憶效應(yīng):屬于固態(tài)能量儲存系統(tǒng)，非常安全。圖超級電容與電池參數(shù)比較結(jié)合以上數(shù)據(jù)我們可以看出超級電容器的優(yōu)勢在于能提供較大的比功率，因此適合與瞬態(tài)大電流充放電工作環(huán)境。313超級電容器運(yùn)用領(lǐng)域超級電容器的用途非常廣泛，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及消費(fèi)類電子產(chǎn)品，交通運(yùn)輸、移動通信、工業(yè)、能源、電力及軍事等領(lǐng)域，并且應(yīng)用范圍還在不斷地擴(kuò)大。圖扣式超級電容器圖柱式超級電容器圖超級電容器組件（1）消費(fèi)電子領(lǐng)域。超級電容器根據(jù)放電量、放電時間以及電容量

5、大小，主要用作后備電源、替換電源和主電源。作后備電源，當(dāng)主電源中斷、由于接觸不良或由于其它的重載引起系統(tǒng)電壓降低時，超級電容器就能夠起后備補(bǔ)充作用。其最大好處是壽命長、循環(huán)次數(shù)多、充電快以及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。作替換電源，由于超級電容器具有高充放電次數(shù)、壽命長、使用溫度范圍寬、循環(huán)效率高以及低自放電，故很適合這種應(yīng)用。例如白晝黑夜的轉(zhuǎn)換。白天太陽能提供電源并對超級電容器充電，晚上則由超級電容器提供電源；作主電源，通過一個或幾個超級電容器釋放持續(xù)幾毫秒到幾秒的大電流。放電之后，超級電容器再由低功率的電源充電。帶有超級電容器的傳動器不僅小巧、而且便宜和快捷。超級電容器在消費(fèi)電子領(lǐng)域的市場非常廣泛，可以用

6、于智能儀表、多功能電話機(jī)、數(shù)字應(yīng)答機(jī)、家庭影院、攝錄一體機(jī)、智能洗衣機(jī)、冰箱、微波爐、照相機(jī)、電子記事本、電動玩具、汽車音響、出租車計程器、打卡機(jī)、光盤刻讀機(jī)、有線電視、電梯系統(tǒng)板、可編程控制器、太陽能驅(qū)動裝置、衛(wèi)星電視接收機(jī)等。（2）交通運(yùn)輸領(lǐng)域。汽車的關(guān)鍵部分蓄電池存在充電時間長、無法大電流充電、工作壽命短等不足。與之相比超級電容器功率密度大，充電速度快，輸出功率大，剎車再生能量回收效率高。超大容量電容器具有10萬次以上的循環(huán)壽命，安全可靠，在-40+50C溫度范圍內(nèi)可以正常工作。由于超大容量電容器的壽命是普通化學(xué)電池的100倍以上且徹底免維護(hù)，使用超大容量電容器作為動力源的城市交通電動汽

7、車綜合運(yùn)營成本大大低于采用電池作為動力源的電動汽車。國內(nèi)外電動汽車權(quán)威專家一致認(rèn)為目前最可行的電動汽車動力系統(tǒng)實施方案是：超級電容器和動力電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)。超級電容器還可以作為車輛、機(jī)械、船舶等大型機(jī)械設(shè)備中燃油發(fā)動機(jī)的輔助電源，（啟動、爬坡、加速時）提供短時間大功率，形成油電混合動力，使發(fā)動機(jī)始終工作在最佳的功率區(qū)間，大幅度降低燃油的消耗、減少有害氣體排放。（3）能源電力領(lǐng)域。太陽能發(fā)電系統(tǒng)，作為太陽能發(fā)電重要組成部分的儲能裝置要求存儲容量大、工作壽命長，可以進(jìn)行瞬間充電以適應(yīng)天氣的變化、無記憶效應(yīng)以及免維護(hù)等。但是大量蓄電池在復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用比較昂貴，并且在高溫和反復(fù)充放電

8、的應(yīng)用條件下會縮短使用壽命。超大容量電容器因其具有十萬次以上的深度充放電循環(huán)壽命和免維護(hù)、高可靠性等特點(diǎn)，使得替換蓄電池成為可能并可以大大降太陽能發(fā)電系統(tǒng)的總運(yùn)營成本。另外微型和小型超大容量電容器還可與太陽能電池并聯(lián)使用，作為貯能元件用于太陽能手表，太陽能計算器或其它太陽能應(yīng)用方面。（4）軍事領(lǐng)域?，F(xiàn)代軍用工業(yè)已相繼發(fā)展了新一代激光武器、粒子束武器、導(dǎo)彈以及航天飛行器等高功率軍事裝備。這些裝備在發(fā)射階段除裝備有常規(guī)高能量密度電池外，還必須與超大容量電容器組合才能構(gòu)成“致密型超高功率脈沖電源”，通過對脈沖釋放率、脈沖密度、峰值釋放功率的調(diào)整，使脈沖電起飛加速器、電弧噴氣式推進(jìn)器等裝置能實現(xiàn)在脈沖

9、狀態(tài)下達(dá)到任何平均功率水平的功率狀態(tài)。此外，軍事用途的載重卡車、裝甲車輛、電動車輛在惡劣條件下，如啟動、爬坡、剎車等過程，也必須使用電池與超大容量電容器組合的動力裝置，即“混合動力系統(tǒng)”。表不同類型類別超級電容器用途類型規(guī)格使用溫度（C）應(yīng)用領(lǐng)域壓V電容量（F）扣式5.50.022-1.5-25to+65智能儀表、多功能電話機(jī)、數(shù)字應(yīng)答機(jī)、卡式電話、家庭影院、攝錄體機(jī)、智能洗衣機(jī)、冰箱、微波爐、照相機(jī)、電子記事本、電動玩具、汽車音響、出租車計程器、打卡機(jī)光盤刻讀機(jī)、有線電視、電梯系統(tǒng)板、可編程控制器、太陽能驅(qū)動裝置、衛(wèi)星電視接收機(jī)卷繞2.5(2.7)5-3000-40to+65一般電子設(shè)備、工

10、業(yè)和自動化、可再生能源系統(tǒng)、短期備用電源、電信系統(tǒng)、咼功率放電系統(tǒng)、汽車子系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備組件1552-58-40to+65汽車子系統(tǒng)、重型汽車子系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)電源、風(fēng)車間距控制系統(tǒng)、無線傳輸、UPS、可再生能源工業(yè)領(lǐng)域、電能質(zhì)量控制、電信、數(shù)控機(jī)械，半導(dǎo)體設(shè)備4880-165759412563公共汽車，電車，火車和卡車扭矩輔助系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)3.2超級電容器行業(yè)環(huán)境分析3.2.1政策環(huán)境分析根據(jù)國家統(tǒng)計局制定的國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼（GB/T4754-2011）,電容器的生產(chǎn)其國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)類別代碼為：C382（輸配電及控制設(shè)備制造）大類下的C3822（電容器及其配套設(shè)備制造）小類。表超級電

11、容器行業(yè)分類表行業(yè)代碼行業(yè)類別382輸配電及控制設(shè)備制造3821變壓器、整流器和電感器制造3822電容器及其配套設(shè)備制造3823配電開關(guān)控制設(shè)備制造3824電力電子兀器件制造3825光伏設(shè)備及兀器件制造3829其他輸配電及控制設(shè)備制造工業(yè)和信息化部（原國家信息產(chǎn)業(yè)部）是行業(yè)行政主管部門，主要負(fù)責(zé)制訂我國電子元件行業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃、政策和措施，指導(dǎo)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，對行業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)行宏觀調(diào)控。行業(yè)內(nèi)自律性協(xié)會組織為中國電子元件行業(yè)協(xié)會，其下設(shè)電容器分會等14個分會，其主要作用是對全行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，為業(yè)內(nèi)企業(yè)提供市場指引。主要產(chǎn)業(yè)政策：序號相關(guān)政策發(fā)布時間發(fā)布部門1信息產(chǎn)業(yè)科技

12、發(fā)展“一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要2006年信息產(chǎn)業(yè)部2當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南（2011年度）2009年國家發(fā)改委3節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法2009年財政部、科技部4汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃2009年國務(wù)院5國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要2011年全國人大6廣東省高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃2011年廣東省發(fā)改委7電子基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵元器件“十二五”規(guī)劃2012年工業(yè)和信息化部8咼新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境建設(shè)“十二五”專項規(guī)劃2012年科技部其中：1、信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要中提到“重點(diǎn)圍繞計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信、數(shù)字

13、化家電、汽車電子、環(huán)保節(jié)能設(shè)備及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等的需求，發(fā)展相關(guān)的片式電子元器件、機(jī)電元件、印制電路板、敏感元件和傳感器、頻率器件、新型綠色電池、光電線纜、新型微特電機(jī)、電聲器件、半導(dǎo)體功率器件、電力電子器件和真空電子器件?！?、當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南（2011年度）中將“大容量電能儲存技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用、城軌列車再生制動吸收裝置、超級電池和超級電容器”列為鼓勵類；3、節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法中指出“在北京、上海、重慶、深圳等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作，以財政政策鼓勵在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，

14、對推廣使用單位購買節(jié)能與新能源汽車給予補(bǔ)助?！?、汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中指出“電動汽車產(chǎn)銷形成規(guī)模。改造現(xiàn)有生產(chǎn)能力，形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右。推動純電動汽車、充電式混合動力汽車及其關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化建立動力模塊生產(chǎn)體系，形成10億安時（Ah）車用高性能單體動力電池生產(chǎn)能力。發(fā)展普通型混合動力汽車和新燃料汽車專用部件?！?、廣東省高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃中指出“著力突破關(guān)鍵核心技術(shù)。圍繞產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級需要，制訂產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖，組織實施重大科技專項，努力在新興信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、半導(dǎo)體照明、新材料和新能源

15、等重點(diǎn)領(lǐng)域攻克一批制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心共性技術(shù)?！?、電子基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵元器件“十二五”規(guī)劃中指出“大力發(fā)展新能源汽車用高效節(jié)能無刷電機(jī)、高性能磁性元件和動力電池；發(fā)展為節(jié)能環(huán)保設(shè)備配套的電子元件以及電子元件本身的節(jié)能環(huán)保和清潔生產(chǎn)技術(shù)”“新能源配套開發(fā)為太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)配套的新型儲能電池、超級電容器、功率型電容器、特種功率電阻器以及電力電子用關(guān)鍵電子元件。”7、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境建設(shè)“十二五”專項規(guī)劃中指出“大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)電、太陽能光伏、太陽能熱利用、智能電網(wǎng)和儲能系統(tǒng)等，實施風(fēng)力發(fā)電、高效太陽能、智能電網(wǎng)、潔凈煤等科技重點(diǎn)專項?！?.2.2市場容量（1）國際市場

16、2007年，全球鈕扣型超級電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為10.2億美元，卷繞型和大型超級電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為34.8億美元，超級電容器產(chǎn)業(yè)總規(guī)模為45億美元,同比增長45%；2008年全球鈕扣型超級電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為15.3億美元,卷繞型和大型超級電容器產(chǎn)業(yè)規(guī)模為為52.2億美元,超級電容器產(chǎn)業(yè)總規(guī)模為67.5億美元,同比增長50%。主要的生產(chǎn)企業(yè)有：美國的MAXWELL公司，俄羅斯的ECOND公司、ELIT公司，日本的ELNA公司、PANASONIC公司、NEC-TOKIN公司，韓國的NESS公司、KORCHIP公司、NUINTEK公司等。美國Maxwell公司的PC系列產(chǎn)品體積小、內(nèi)阻低，產(chǎn)品一致性好，串并聯(lián)

17、容易，但價格較高；日本的NEC公司、松下公司、Tokin公司均有系列超級屯容器產(chǎn)品其產(chǎn)品多為圓柱體形，規(guī)格較為齊全，適用范圍廣，在超級電容器領(lǐng)域占有較大市場份額；俄羅斯ECOND公司對超級電容器已有25年的研究歷史，該公司代表著俄羅斯的先進(jìn)水平，其產(chǎn)品以大功率超級電容器產(chǎn)品為主，適用于作動力電容。MAXWELL超級電容銷售情況120.0100.080.060-0運(yùn)20.0-0.02007200820092010201170.00%60.00%50.00%40.00%30.00%20.0010.00%0.00%銷售額1下游：電動汽車、風(fēng)力發(fā)電、智能電網(wǎng)、工程機(jī)械、軍上游：活性炭粉，作為超級電容存儲電荷最主要的載體，活性炭粉的比表面積及顆粒大小均勻性對于單體性能有著極為重要的影響，目前生產(chǎn)超級電容單體所使用的納米級活性炭粉顆粒主要是掌握在日本企業(yè)手中，國內(nèi)廠商生產(chǎn)單體所需活性炭粉基本都是進(jìn)口為主。鋁膜、鋁殼，生產(chǎn)單體過程中需要將活性炭粉均勻涂布在預(yù)先處理的具有微孔結(jié)構(gòu)的鋁膜上，而鋁殼則用于最后的封裝，我國為鋁資源大國，目前生產(chǎn)超級電容所需鋁膜及鋁殼國內(nèi)已經(jīng)掌握相關(guān)技術(shù)及工