派克研究院：超级电容器未来发展前景分析

超级电容器研究国家的世界分布图

超级电容器在新能源领域并不是一个奇怪的术语。事实上，超级电容器在这个领域已经经历了几十年的起伏。尽管它们的应用形式与电池不同，但在实际应用中总是被电池所取代，而且它们还面临着成本高、技术难度大的缺点。然而，超级电容器一旦在技术上取得突破，将极大地推动新能源产业的发展。因此，尽管研发过程很困难，但克服它具有重要意义。

超级电容器的尴尬处境

超级电容器自诞生以来已经经历了30多年的发展。目前，微型超级电容器广泛应用于小型机械设备，如计算机存储系统、相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。大型圆柱形超级电容器主要用于汽车领域和自然能源收集，可以预见，超级电容器在这两个领域的未来市场具有巨大的发展潜力。

超级电容器“全家福”

超级电容器的四大显著特点是使用寿命长、环境适应性强、充放电效率高、能量密度高，这也使其成为当今世界上最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国家是中国、日本、韩国、法国、德国、加拿大和美国。从制造业规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。

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然而，超级电容器的研发一直笼罩在电池（主要是镍氢电池和锂电池）的阴影下。镍氢电池和锂电池的开发可以获得政府和大型投资者的巨大资金支持，这大大促进了技术交流，使其更容易被全世界所关注。相比之下，超级电容器很难获得强有力的资金支持，技术的进步和发展受到很大限制。此外，超级电容器的高成本和低能量密度与锂电池形成了鲜明对比，这使得它们在许多领域被忽视。

先锋EEStor公司敢于挑战，但被击败了。

尽管超级电容器已经开发了很多年，但实际制造商的数量少得可怜。面对超级电容器技术的不完全发展，一些制造商不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场上有一个成功的例子涉足这一领域。其他制造商坚信，只要大大降低超级电容器的生产成本，仅靠其目前的快速充放电特性就可以实现快速普及。美国超级电容器制造商EEStor属于后者。

20世纪90年代，为了改变超级电容器的市场地位，美国超级电容器制造商EEStor花了几年时间投入大量资金和物力研究和开发如何提高超级电容器能量密度，希望通过自己的技术使超级电容器生产和应用上升到一个新的水平。

当时，EEStor赢得了巨额研发资金，并与电动汽车电机供应商ZENN达成了战略合作。然而，许多参与这项研究的科学家最终得出了一个令人遗憾的结论：我们确实想打破超级电容器的市场僵局，但现有技术无法实现这一目标----作为世界超级电容器的先驱之一，EEStor在该领域建立了一个具有里程碑意义的研发项目，并以失败告终。

超级电容器和电池填补缺口的机会

尽管超级电容器的生产成本每年下降不到10%，但这项技术仍然无法扩大运输业和自然能源收集的生产规模。与电池领域相比，超级电容器的技术过于落后。为了缩小它们在研发方面的差距，首要任务应该是解决以下问题：

■ 增加超级电容器制造商的数量，并通过市场竞争刺激相关技术的研发；

■ 扩大高比功率超级电容器的生产规模，年产量达到100万片以上；

■ 将目前超级电容器的制造成本降低50%；

制定超级电容器的可持续发展战略，主要旨在探索更高效的电极材料。

为了实现上述目标，制造商需要在超级电容器市场上投入越来越多的资金，超级电容器主要用于设备研发和生产。与此同时，政府扩大资金和技术支持也将发挥至关重要的作用。

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超级电容器可预见的未来

毫无疑问，超级电容器凭借其使用寿命长、充放电效率高等显著特点，只要找到适合自身发展的土壤，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业和自然能源收集的重要组成部分。其中，用于在启停系统中组装车辆的超级电容器将成为其未来的主要销售渠道。据估计，2016年全球市场将达到2.7亿美元，2020年将超过3.5亿美元。

2011-2016年超级电容器在启停系统、汽车和储能领域的销售额

在交通运输行业，新能源汽车行业已经成为最热门的话题之一。作为汽车领域的高科技，新能源汽车应该尽可能保持与传统汽车相同的性能，减少对石油等有限资源的使用，这是其问世的根本目标。为了实现这一目标，有必要使用辅助设施来储存能量，而超级电容器是其中的重要组成部分。

今天，世界各行各业都在享受自然能源发电的好处。未来，自然能源应用市场将是巨大的，其中辅助设施必须在这个市场上公平，交易金额将高达51亿美元。超级电容器是这个市场上的一种重要商品。

1.超级电容器与节能与新能源汽车

在汽车行业，智能启停控制系统（轻混系统）的应用为超级电容器提供了广阔的舞台，充分体现了超级电容器的优势，尤其是在插电式混合动力汽车中。

在这里，我想补充一下汽车智能启停控制系统的工作原理，大致如下：

1.当汽车减速或短时间停车时，智能启停控制系统可以暂停发动机旋转，并将制动过程中产生的热能转化为电能储存在电容器中；

2.当汽车再次向前行驶时，电容器立即将刚刚储存的电能输出到智能启停控制系统中的电机，电机旋转传送带，直接驱动发动机工作；

这样，汽车在整个启停过程中没有油耗，既经济又环保。其中，能够实现快速充放电的储能设备是关键。因此，具有这一特性的超级电容器成为智能启停控制系统的最佳选择和最重要的组成部分。

汽车智能启停控制系统工作原理图

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2011-2015年智能启停汽车年销量

然而，目前，混合动力汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车都配备了电池来储存能量。因此，超级电容器技术介入新能源汽车领域需要一个漫长的发展过程。目前，超级电容器可以起到辅助主电池的作用，不仅可以起到缓冲作用，还可以延长主电池的寿命，增强充放电效果。然而，高成本和低能量密度的缺点使得该辅助设备的开发无法顺利进行。尽管汽车制造商明白超级电容器在能源领域具有巨大的发展潜力，但目前还无法摆脱对镍氢电池和锂电池的依赖。

如果政府优先考虑尾气排放并提供资金支持，可以在一定程度上推动一些制造商参与超级电容器的研发。

2.超级电容器涉及的其他领域

在自然能源收集领域，目前风力发电的工作流程仍然离不开液压系统或电池。因为每次发电机的风扇叶片停止时，内部涡轮机都会将风扇叶片调整到指定位置。这个过程在风力发电中被称为变桨控制系统，运行过程中所需的电能由液压系统或电池提供（受空间限制，本报告中不会出现有关液压系统的知识）。对于电池来说，间歇性的工作强度，再加上常年的负载，会导致其自身的使用寿命大大缩短。为此，工程师每隔几年就会对每台风力涡轮机进行一次“空中作业”，而电池的维护和更换也是一笔不小的开支。高功率超级电容器可以代替电池完成这项工作，因为它们充电和放电快，循环寿命长。虽然初期投资成本较高，但成本低于频繁维护和更换电池的成本，还可以降低工作强度。但在现实中，超级电容器并没有作为热门的辅助设备渗透到这个能源网络中。然而，毫无疑问，超级电容器将在未来得到广泛应用。

超级电容器在汽车以外其他方面的应用

不同种类和尺寸的超级电容器可以在不同的领域发挥作用。大型超级电容器（125伏）可用于火车和地铁的制动系统，也可为物料搬运工程车辆提供能量输出；由于它可以在高温下工作，中型超级电容器（75伏）可以用于太阳能收集；

小型超级电容器（2.7伏以内）为通信设施的连续供电和计算机存储系统中备用电源的存储做出了巨大贡献。

2.5-2.7V超级电容器

48V汽车超级电容器

125V大功率超级电容器

通过超级电容器在上述设备中的应用，不难看出其在储能方面与电池等储能设备具有可比性。因此，在“二级”市场，预计2013年超级电容器的销售额将达到500万美元，2016年将增至1500万美元。

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工程师致力于开发“超级电池”

电池和超级电容器有各自的优点和缺点。为了将两者的优点结合起来，工程师们试图发明一种它们的混合物——“电池超级电容器”。超级电池的主要特点是：成本低、能量密度高、储能高、循环寿命长、环境适应性强。工程师的首要任务是克服高能量密度，因为一旦能量密度问题得到解决，超级电池就可以在运输业和自然能源收集中取代高成本、高功率的超级电容器。

向世界展示理想的超级电池必然是一个漫长的过程。然而，一些公司已经加入了开发这项技术的团队，并且已经生产出了超级电池的原型。尽管最初的超级电容器循环寿命短，能量密度低，但它的未来比超级电容器坎坷的成长经历要清晰得多。

（编辑/蒋萌）超级电容器研究国家世界分布图

超级电容器在新能源领域并不是一个奇怪的术语。事实上，超级电容器在这个领域已经经历了几十年的起伏。尽管它们的应用形式与电池不同，但在实际应用中总是被电池所取代，而且它们还面临着成本高、技术难度大的缺点。然而，超级电容器一旦在技术上取得突破，将极大地推动新能源产业的发展。因此，尽管研发过程很困难，但克服它具有重要意义。

超级电容器的尴尬处境

超级电容器自诞生以来已经经历了30多年的发展。目前，微型超级电容器广泛应用于小型机械设备，如计算机存储系统、相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。大型圆柱形超级电容器主要用于汽车领域和自然能源收集，可以预见，超级电容器在这两个领域的未来市场具有巨大的发展潜力。

超级电容器“全家福”

超级电容器的四大显著特点是使用寿命长、环境适应性强、充放电效率高、能量密度高，这也使其成为当今世界上最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国家是中国、日本、韩国、法国、德国、加拿大和美国。从制造业规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。

[第页]

然而，超级电容器的研发一直笼罩在电池（主要是镍氢电池和锂电池）的阴影下。镍氢电池和锂电池的开发可以获得政府和大型投资者的巨大资金支持，这大大促进了技术交流，使其更容易被全世界所关注。相比之下，超级电容器很难获得强有力的资金支持，技术的进步和发展受到很大限制。此外，超级电容器的高成本和低能量密度与锂电池形成了鲜明对比，这使得它们在许多领域被忽视。

先锋EEStor公司敢于挑战，但被击败了。

尽管超级电容器已经开发了很多年，但实际制造商的数量少得可怜。面对超级电容器技术的不完全发展，一些制造商不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场上有一个成功的例子涉足这一领域。其他制造商坚信，只要大大降低超级电容器的生产成本，仅靠其目前的快速充放电特性就可以实现快速普及。美国超级电容器制造商EEStor属于后者。

在199年……

，为了改变超级电容器的市场地位，美国超级电容器制造商EEStor花了几年时间投入大量资金和物力研究和开发如何提高超级电容器能量密度，希望通过自己的技术使超级电容器生产和应用上升到一个新的水平。

当时，EEStor赢得了巨额研发资金，并与电动汽车电机供应商ZENN达成了战略合作。然而，许多参与这项研究的科学家最终得出了一个令人遗憾的结论：我们确实想打破超级电容器的市场僵局，但现有技术无法实现这一目标----作为世界超级电容器的先驱之一，EEStor在该领域建立了一个具有里程碑意义的研发项目，并以失败告终。

超级电容器和电池填补缺口的机会

尽管超级电容器的生产成本每年下降不到10%，但这项技术仍然无法扩大运输业和自然能源收集的生产规模。与电池领域相比，超级电容器的技术过于落后。为了缩小它们在研发方面的差距，首要任务应该是解决以下问题：

■ 增加超级电容器制造商的数量，并通过市场竞争刺激相关技术的研发；

■ 扩大高比功率超级电容器的生产规模，年产量达到100万片以上；

■ 将目前超级电容器的制造成本降低50%；

制定超级电容器的可持续发展战略，主要旨在探索更高效的电极材料。

为了实现上述目标，制造商需要在超级电容器市场上投入越来越多的资金，超级电容器主要用于设备研发和生产。与此同时，政府扩大资金和技术支持也将发挥至关重要的作用。

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超级电容器可预见的未来

毫无疑问，超级电容器凭借其使用寿命长、充放电效率高等显著特点，只要找到适合自身发展的土壤，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业和自然能源收集的重要组成部分。其中，用于在启停系统中组装车辆的超级电容器将成为其未来的主要销售渠道。据估计，2016年全球市场将达到2.7亿美元，2020年将超过3.5亿美元。

2011-2016年超级电容器在启停系统、汽车和储能领域的销售额

在交通运输行业，新能源汽车行业已经成为最热门的话题之一。作为汽车领域的高科技，新能源汽车应该尽可能保持与传统汽车相同的性能，减少对石油等有限资源的使用，这是其问世的根本目标。为了实现这一目标，有必要使用辅助设施来储存能量，而超级电容器是其中的重要组成部分。

今天，世界各行各业都在享受自然能源发电的好处。未来，自然能源应用市场将是巨大的，其中辅助设施必须在这个市场上公平，交易金额将高达51亿美元。超级电容器是这个市场上的一种重要商品。

1.超级电容器与节能与新能源汽车

在汽车行业，智能启停控制系统（轻混系统）的应用为超级电容器提供了广阔的舞台，充分体现了超级电容器的优势，尤其是在插电式混合动力汽车中。

在这里，我想补充一下汽车智能启停控制系统的工作原理，大致如下：

1.当汽车减速或短时间停车时，智能启停控制系统可以暂停发动机旋转，并将制动过程中产生的热能转化为电能储存在电容器中；

2.当汽车再次向前行驶时，电容器立即将刚刚储存的电能输出到智能启停控制系统中的电机，电机旋转传送带，直接驱动发动机工作；

这样，汽车在整个启停过程中没有油耗，既经济又环保。其中，能够实现快速充放电的储能设备是关键。因此，具有这一特性的超级电容器成为智能启停控制系统的最佳选择和最重要的组成部分。

汽车智能启停控制系统工作原理图

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2011-2015年智能启停汽车年销量

然而，目前，混合动力汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车都配备了电池来储存能量。因此，超级电容器技术介入新能源汽车领域需要一个漫长的发展过程。目前，超级电容器可以起到辅助主电池的作用，不仅可以起到缓冲作用，还可以延长主电池的寿命，增强充放电效果。然而，高成本和低能量密度的缺点使得该辅助设备的开发无法顺利进行。尽管汽车制造商明白超级电容器在能源领域具有巨大的发展潜力，但目前还无法摆脱对镍氢电池和锂电池的依赖。

如果政府优先考虑尾气排放并提供资金支持，可以在一定程度上推动一些制造商参与超级电容器的研发。

2.超级电容器涉及的其他领域

在自然能源收集领域，目前风力发电的工作流程仍然离不开液压系统或电池。因为每次发电机的风扇叶片停止时，内部涡轮机都会将风扇叶片调整到指定位置。这个过程在风力发电中被称为变桨控制系统，运行过程中所需的电能由液压系统或电池提供（受空间限制，本报告中不会出现有关液压系统的知识）。对于电池来说，间歇性的工作强度，再加上常年的负载，会导致其自身的使用寿命大大缩短。为此，工程师每隔几年就会对每台风力涡轮机进行一次“空中作业”，而电池的维护和更换也是一笔不小的开支。高功率超级电容器可以代替电池完成这项工作，因为它们充电和放电快，循环寿命长。虽然初期投资成本较高，但成本低于频繁维护和更换电池的成本，还可以降低工作强度。但在现实中，超级电容器并没有作为热门的辅助设备渗透到这个能源网络中。然而，毫无疑问，超级电容器将在未来得到广泛应用。

超级电容器在汽车以外其他方面的应用

不同种类和尺寸的超级电容器可以在不同的领域发挥作用。大型超级电容器（125伏）可用于火车和地铁的制动系统，也可为物料搬运工程车辆提供能量输出；由于它可以在高温下工作，中型超级电容器（75伏）可以用于太阳能收集；

小型超级电容器（2.7伏以内）为通信设施的连续供电和计算机存储系统中备用电源的存储做出了巨大贡献。

2.5-2.7V超级电容器

48V汽车超级电容器

125V大功率超级电容器

通过超级电容器在上述设备中的应用，不难看出其在储能方面与电池等储能设备具有可比性。因此，在“二级”市场，预计2013年超级电容器的销售额将达到500万美元，2016年将增至1500万美元。

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工程师致力于开发“超级电池”

电池和超级电容器有各自的优点和缺点。为了将两者的优点结合起来，工程师们试图发明一种它们的混合物——“电池超级电容器”。超级电池的主要特点是：成本低、能量密度高、储能高、循环寿命长、环境适应性强。工程师的首要任务是克服高能量密度，因为一旦能量密度问题得到解决，超级电池就可以在运输业和自然能源收集中取代高成本、高功率的超级电容器。

向世界展示理想的超级电池必然是一个漫长的过程。然而，一些公司已经加入了开发这项技术的团队，并且已经生产出了超级电池的原型。尽管最初的超级电容器循环寿命短，能量密度低，但它的未来比超级电容器坎坷的成长经历要清晰得多。

（编辑/蒋萌）

标签：世纪优越

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