隨著數(shù)碼電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快，尤其是以PC、5G手機、平板電視、數(shù)碼相機等產(chǎn)品銷量的持續(xù)增長，電容器作為電子設(shè)備中不可或缺的基礎(chǔ)元器件之一，約占全部電子元件用量的40%，其市場規(guī)模也逐漸增長。

中國無疑是全球最大的電容器市場。據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2019年全球電容器市場規(guī)模達220億美元，中國市場規(guī)模為1102億元，占全球市場71%，且中國電容器市場規(guī)模增速持續(xù)高于全球規(guī)模增速。

超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到高度重視

電容器就是儲存電荷的容器，人類歷史上最早儲存電荷容器的裝置叫萊頓瓶。1745年荷蘭萊頓大學物理老師馬森布洛克發(fā)明了一個結(jié)構(gòu)簡單的玻璃瓶，它的外層與內(nèi)壁都包了一層金屬箔，兩層金屬箔之間加一層絕緣體就形成了一個電容器，可以儲存電荷。有了這個裝置以后，人們就把摩擦產(chǎn)生的電荷存起來，進行研究，為之后電氣時代的到來奠定了基礎(chǔ)。

“以前超級電容器剛發(fā)明的時候，沒有什么應用場景，如今在‘雙碳’背景下，電動汽車、物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等都呼喚更好的儲能設(shè)備，特別是超級電容器這種高頻、長壽命、免維護、高功率儲能器件?！标惓擅椭v解超級電容器的應用場景后，又描述了它的優(yōu)越性能，“超級電容器不涉及能量轉(zhuǎn)換，它直接把電荷通過物理方式儲存到界面上，可以做到10萬次到100萬次充放電后性能不發(fā)生明顯衰減。而鋰離子電池等普通的電池類器件，因為內(nèi)部涉及一些能量轉(zhuǎn)換，所以每一次循環(huán)可能都會有一些損失。”

據(jù)了解，超級電容器和普通電池之間存在互補關(guān)系：能量密度方面，普通電池更勝一籌，而超級電容器是短板；在功率密度方面，普通電池有不足之處，但超級電容器從循環(huán)壽命、安全性、耐候性來看是長處。所以在很多應用場景下，普通電池和超級電容器會被組成混合模組，比如說電動汽車需要加速，或者在下坡的時候，自動能量回收由超級電容器來工作，當在平穩(wěn)區(qū)域續(xù)航狀態(tài)下的時候，用普通電池作為驅(qū)動的電源，它們之間可以良好匹配。

目前，世界上許多國家都在積極開展超級電容器相關(guān)的研究開發(fā)工作，隨著我國對新能源產(chǎn)業(yè)政策扶持力度的加大，超級電容器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展近年來也受到了高度重視。


超級電容關(guān)鍵材料被突破

儲能交通的核心組件、風力發(fā)電的備用電源、港口裝備的節(jié)能助力、電磁彈射的最優(yōu)選擇……超級電容器的“超級”二字，不僅在于其清潔便利，更在于其充放電速度快、功率密度高、工作溫限寬、循環(huán)壽命長，能夠滿足更多應用場景和特種需求。

然而，超級電容器的電極材料——碳納米管的制造難題，一度掣肘我國對這一高新技術(shù)的深度應用：椰殼活性炭、石油膠，這兩種廣泛用于制造碳納米管的原材料，被牢牢掌握在國外少數(shù)企業(yè)手中。所幸，在寧波大學與寧波中車新能源科技有限公司的聯(lián)合攻關(guān)之下，我國在超高功率超級電容器的關(guān)鍵技術(shù)及應用上，取得了革命性突破。

“為了實現(xiàn)進口替代，我們首創(chuàng)高密度的碳氣凝膠，成功完成電極材料的‘換道超車’！”項目牽頭人，寧波大學機械學院院長、中國中車集團首席科學家阮殿波告訴記者。

與碳納米管相比，“異軍突起”的碳氣凝膠優(yōu)勢明顯。

“這種新材料的導電性遠強于活性炭。同時，它的孔徑可以按照設(shè)計進行調(diào)整，更有利于離子通過，從而進一步降低電極的離子阻抗。最為重要的是，碳氣凝膠的化工原料——間苯二酚是寧波石化產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物之一，繞過了原材料的掣肘，我們才算真正解決了‘卡脖子’問題?！比畹畈ㄕf。

長達十年、投入超過2億元的研發(fā)歷程，并非一帆風順。阮殿波告訴記者，將碳氣凝膠制成電極，是研發(fā)團隊曾面臨的一大難題?！疤細饽z，是一種非常輕，幾乎能夠飄浮在空氣中的物質(zhì)。如何將其壓縮直至符合電極材料的要求？我們足足花了8年時間進行攻關(guān)?！蓖ㄟ^千百次試驗，研發(fā)團隊在碳氣凝膠中加入醛類復合，終于實現(xiàn)了碳氣凝膠的樹脂化，將其涂抹于鋁箔之上，新型電極自此誕生。

當前，全球超級電容器的市場規(guī)模在百億級以上。巨大的市場需求背后，是一場“沒有硝煙的科研之爭”。從“卡脖子”到“掰腕子”，研發(fā)團隊在超級電容器的各項指標上與國際龍頭企業(yè)暗暗較勁。

“目前國外超級電容器的功率密度在16kw/kg左右，而我們研發(fā)的超級電容器，功率密度達到了75kw/kg，是國際水平的4.69倍。價格方面，特斯拉3000法拉的電容器售價在300元左右，而我們研發(fā)的電容器，售價可以降低到100元?！比畹畈ㄗ孕艥M滿地告訴記者，目前中車新能源已經(jīng)成為全世界最大的超級電容器供應商。

在超級電容器的超級“加持”下，一尊尊“國之重器”擁有了更強性能。


未來需求穩(wěn)定

從超級電容的消費結(jié)構(gòu)看，交通運輸、新能源、工業(yè)設(shè)備已經(jīng)成為其三大重要應用場景，三者相加占到了總需求的93%左右。就以新能源為例，其市場規(guī)模已經(jīng)超過了60億元。除了我們剛才講到的儲能之外，光伏和風電是超級電容的重要市場。

超級電容可以憑借其自身優(yōu)異的性能，快速響應風力、光照的變化，在高電壓時段儲存電能，低電壓時段釋放電能，平滑地輸出電壓，顯著提高發(fā)電設(shè)施的穩(wěn)定性。

從近幾年的超級電容市場發(fā)展來看，每年會保持20~30%的增長速率，我國已經(jīng)成為超級電容器的生產(chǎn)和消費大國。據(jù)機構(gòu)預測，預計到2026年全球超級電容器市場規(guī)模有望達到583 億元，復合增長率超過15%。

而從整個市場的參與者來看，國內(nèi)主要玩家深圳惠程毛利率波動有些顯著之外，其他玩家的毛利率總體呈現(xiàn)穩(wěn)定的態(tài)勢，大約在15%-25%的區(qū)間波動。


產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)攜手成長，本土廠商迎增長機遇

中國超級電容市場規(guī)?？焖僭鲩L。2021 年全球超級電容市場規(guī)模分地區(qū)來看，亞太 地區(qū)份額占 39%位列第一，中國是亞太地區(qū)超級電容市場規(guī)模排名第一的國家，2021 年 市場規(guī)模達 25.3 億元，占全球 24%份額，且中國市場規(guī)模同比增速達 32%，遠高于全 球市場 15%的同比增速，伴隨中國本土超級電容產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商的共同努力，中國有 望引領(lǐng)全球超級電容產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商齊發(fā)力，加速推進超級電容國產(chǎn)化進程。上游原材料環(huán)節(jié)，電解 液國產(chǎn)化配套已相對成熟，電極、隔膜等高技術(shù)壁壘領(lǐng)域的國產(chǎn)化正在加速推進，元力 股份、凱恩股份已實現(xiàn)對國內(nèi)超級電容廠商配套供貨，超級電容核心技術(shù)自主可控趨勢 凸顯。中游超級電容制造環(huán)節(jié)，本土超級電容廠商新建、擴產(chǎn)項目穩(wěn)步推進。下游終端 應用環(huán)節(jié)，電力能源、汽車是超級電容最主要的兩大增量市場，本土新能源市場的快速 增長將帶動超級電容產(chǎn)業(yè)鏈向國內(nèi)遷移，且有中國中車、新筑股份等終端廠商通過參控 股方式，為本土超級電容廠商創(chuàng)造合作研發(fā)、協(xié)同成長機遇。

超級電容國產(chǎn)化率持續(xù)提升，本土廠商迎來高增長拐點。2019 年，美國超級電容龍 頭 Maxwell 被特斯拉收購，其超級電容業(yè)務(wù)增速逐步放緩，國內(nèi)市場份額逐漸被本土廠 商搶占。目前，多家超級電容本土廠商已初具規(guī)模，其中，寧波中車憑借中車集團在交 通領(lǐng)域及風力發(fā)電的渠道優(yōu)勢及技術(shù)研發(fā)支持，已成為國內(nèi)領(lǐng)先的超級電容廠商；錦州 凱美專精中小型超級電容，產(chǎn)品以單體為主，在消費類超級電容和智能儀表領(lǐng)域形成競 爭優(yōu)勢；江海股份憑借在工業(yè)電容領(lǐng)域的深厚積累，實現(xiàn)超級電容產(chǎn)品應用場景全覆蓋； 上海奧威與烯晶碳能則主要聚焦電車領(lǐng)域。受限于超級電容項目投入周期較長，本土廠 商收入體量目前仍較小，未來，伴隨電網(wǎng)調(diào)頻、混合儲能、車用等新興領(lǐng)域市場的快速 起量，本土廠商有望迎來高增長拐點。