超級(jí)電容器讓電池市場受到?jīng)_擊

超級(jí)電容器正在超越電池，提供安全性、更快的充電和尺寸優(yōu)勢，同時(shí)有助于消除一系列汽車、電網(wǎng)和 IT 應(yīng)用中的復(fù)雜電池管理系統(tǒng)。

超級(jí)電容器在當(dāng)今的電子設(shè)備和能源系統(tǒng)中變得越來越重要。據(jù)估計(jì)，到2025年，超級(jí)電容器市場預(yù)計(jì)將達(dá)到35億美元，到2020年至2025年之間的復(fù)合年均增長率預(yù)計(jì)為20％。

不斷增長的電動(dòng)汽車（EV）行業(yè)就極大地推動(dòng)了超級(jí)電容器市場的發(fā)展。超級(jí)電容器設(shè)備目前用于電動(dòng)汽車中，以轉(zhuǎn)換再生制動(dòng)系統(tǒng)的能量，因?yàn)槌?jí)電容器的高功率密度使它們的充電和放電速度比電池快。盡管該技術(shù)每年都在進(jìn)步，但超級(jí)電容器在儲(chǔ)能方面仍無法替代鋰離子電池。

智能電網(wǎng)和替代能源等新的市場機(jī)會(huì)也是超級(jí)電容器的關(guān)鍵增長領(lǐng)域。這些市場得益于設(shè)備支持的寬溫度范圍。此外，超級(jí)電容器比電池更環(huán)保，并且不受全球貿(mào)易限制的影響。

目前，我們尤其看好新興的儲(chǔ)能和充電技術(shù)，預(yù)測超級(jí)電容器最終將“取代”鋰離子等當(dāng)前的電池技術(shù)。預(yù)計(jì)未來 20 年將出現(xiàn)約 80 家超級(jí)電容器制造商，汽車、公共汽車、磁懸浮列車以及隨著電動(dòng)機(jī)取代內(nèi)燃機(jī)而出現(xiàn)的一系列其他用例。

隨著電動(dòng)汽車公司的不斷壯大，預(yù)計(jì)到 2041 年，中國將出現(xiàn) 30 家超級(jí)電容器制造商。

“改進(jìn)的超級(jí)電容器及其變體為微型電網(wǎng)、火車、有軌電車、卡車、重型越野車、使用能量收集的 [物聯(lián)網(wǎng)] 節(jié)點(diǎn)的微型不間斷電源和醫(yī)院和 1 兆瓦/小時(shí)的巨人提供了巨大的機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)中心，”市場追蹤者說。

汽車分析師Egil Juliussen在最近的播客中解釋了超級(jí)電容器技術(shù)的潛在優(yōu)勢：“關(guān)于電容器的好消息是，您可以非?？焖俚貫樗鼈兂潆?，因?yàn)槟恍鑼㈦娏鲀A倒在那里，然后突然之間它就在那里?！?/p>

Juliussen 將能源技術(shù)比作緩存，他繼續(xù)說道：“超級(jí)電容器也可以位于充電站和電網(wǎng)之間。你也必須在那里拉很多電流。因此，在那里有一個(gè)具有額外功率的備用超級(jí)電容器，然后當(dāng)汽車在那里時(shí)，你可以將其加載到其中，這也是可以做到的?！?/p>

Juliussen 對(duì)超級(jí)電容器技術(shù)何時(shí)或什至可能實(shí)現(xiàn)其潛力持謹(jǐn)慎態(tài)度，他承認(rèn)上述情況可能是“天上掉餡餅”。又一次，他補(bǔ)充說，“你永遠(yuǎn)不知道?！?/p>

IDTechX 采用玻璃半滿的方法，預(yù)測超級(jí)電容器技術(shù)將隨著交通、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用列表的不斷增長而起飛。

根據(jù)不同的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員可能需要串聯(lián)和/或并聯(lián)組合添加幾個(gè)超級(jí)電容器，以滿足電力和能量存儲(chǔ)的要求。但是串聯(lián)配置可能會(huì)導(dǎo)致超級(jí)電容器之間的不平衡，進(jìn)而影響電壓和ESR值。要解決此問題，可能需要平衡超級(jí)電容器。

要理解的另一個(gè)重要參數(shù)是給定應(yīng)用的超級(jí)電容器的預(yù)期壽命。如果設(shè)備將在具有20年產(chǎn)品保修的電路板上或模塊中運(yùn)行，則超級(jí)電容器必須設(shè)計(jì)成至少可以使用那么長的時(shí)間。盡管所有超級(jí)電容器都隨著時(shí)間而老化，但該老化率仍是施加電壓和工作溫度的函數(shù)。極端的電壓和溫度會(huì)縮短任何超級(jí)電容器的壽命。

成本也可能是最終參數(shù)之一。超級(jí)電容器雖然具有附加功能，但比電池貴一些。

基于無電無事可做，電動(dòng)汽車快充必將成為一大賣點(diǎn)的前提，超級(jí)電容技術(shù)的成功是有必要的。在一個(gè)示例中，行業(yè)分析師設(shè)想城市輕軌和公交網(wǎng)絡(luò)在 20 秒內(nèi)為電池充電，同時(shí)減少更換昂貴電池的需要。昂貴材料的回收也將被取消。

盡管如此，能量密度仍然是電力電子應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮因素。這是電池仍然優(yōu)于超級(jí)電容器的一項(xiàng)指標(biāo)。以每公斤瓦時(shí)為單位測量，IDTechX 認(rèn)為超級(jí)電容器接近當(dāng)前電池能量密度的低端，即略高于 10 Wh/kg。

“承重超級(jí)電容器的能量密度最差，但有足夠的空間使用，”行業(yè)研究人員指出。

因此，它預(yù)見了混合部署的混合，從電容器-超級(jí)電容器組合到電池-超級(jí)電容器混合。后者可以實(shí)現(xiàn)快速無線充電等應(yīng)用。

到目前為止，IDTechX 估計(jì)超級(jí)電容器已經(jīng)取代了 10% 的昂貴鋰離子電池，并將迅速將鉛酸電池送上渡渡鳥的道路。“超級(jí)電容器的改進(jìn)和市場推廣現(xiàn)在正在快速發(fā)展，未來二十年將出現(xiàn)重大進(jìn)展和中斷，”它總結(jié)道。