超級電容行業(yè)專題分析報告

特斯拉收購全球超級電容龍頭Maxwell對全球儲能技術(shù)方向具有風向標作用，隨著國內(nèi)超級電容產(chǎn)品技術(shù)進步與成本降低，超級電容憑借其的倍率與循環(huán)性能有望再次迎來應(yīng)用熱潮。Maxwell的干電池技術(shù)也再次提醒我們，鋰電池生產(chǎn)中仍有許多環(huán)節(jié)存在降本空間，掌握設(shè)備、材料核心技術(shù)的龍頭電池企業(yè)有望加速拉開與競爭對手差距，鋰電池環(huán)節(jié)我們推薦全球龍頭寧德時代，同時我們推薦關(guān)注全球電容化學品龍頭新宙邦，以及國內(nèi)超級電容生產(chǎn)企業(yè)江海股份。干電極技術(shù)是Maxwell專有的極片生產(chǎn)工藝，能夠降低極片生產(chǎn)環(huán)節(jié)20%的成本，同時明顯提升電池產(chǎn)品的循環(huán)壽命與倍率性能。盡管近年來鋰電池成本快速下降，但干電極技術(shù)提醒我們，生產(chǎn)過程中仍有各種環(huán)節(jié)存在明顯降本空間，但應(yīng)用新技術(shù)降本的技術(shù)、工藝壁壘將比應(yīng)用成熟方案更高，掌握設(shè)備、材料核心技術(shù)的龍頭電池企業(yè)有望加速拉開與競爭對手差距，鋰電池環(huán)節(jié)我們推薦全球龍頭寧德時代。超級電容優(yōu)劣勢特征比較突出，優(yōu)勢在于倍率與循環(huán)性能，劣勢在于能量密度低。由于近年來國家對新能源汽車的補貼向純電動路線傾斜，超級電容技術(shù)受到冷落。特斯拉作為純電動汽車龍頭，長期跟蹤全球最先進儲能技術(shù)動態(tài)，此輪收購Maxwell對全球儲能技術(shù)方向具有風向標作用，國內(nèi)超級電容公司有望迎來估值修復。我們推薦關(guān)注電容化學品全球供應(yīng)商新宙邦，以及國內(nèi)超級電容生產(chǎn)商江海股份。市場可能認為超級電容能量密度顯著低于鋰電池，在儲能與交通系統(tǒng)中應(yīng)用有局限，疊加國內(nèi)補貼對純電動路線的引導效應(yīng)，超級電容應(yīng)用前景堪憂。但我們認為，特斯拉是將第一性原則深度貫徹的企業(yè)，其向Maxwell伸出橄欖枝，肯定了超級電容在儲能領(lǐng)域的商業(yè)價值，未來超級電容應(yīng)用有望再次迎來爆發(fā)。新一輪超級電容應(yīng)用熱潮 6 6 9 圖1：2017年Maxwell分業(yè)務(wù)銷售收入占比 6圖2：2017年Maxwell分地區(qū)銷售收入占比 6圖3：Maxwel收購Nesscap后產(chǎn)品線擴張 7 8 8 8 9 圖9：Maxwell干電池技術(shù)專利申請類型 圖10：Maxwell干電池電極發(fā)展規(guī)劃 圖11：干噴法（dry-spraym 圖14：新能源汽車產(chǎn)銷量及性能快速提升 圖17：超級電容與電池能量密度與功率密度對比 圖21：基于超級電容器的混合系統(tǒng)工作原理 圖22：CAF選擇Maxwell超級電容器用于無架線鐵路組件 圖23：Maxwell超級電容器儲能方案助美國費城地鐵節(jié)能供電 圖25：蘭博基尼TerzoMille 圖26：包含超級電容器的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架 圖27：頻率穩(wěn)定時間尺度和超級電容器響應(yīng) 圖28：超級電容可應(yīng)用于智能水表、電表、氣表 圖30：全球分地區(qū)超級電容市場規(guī)模及增速預測 圖33：“300噸/年高品質(zhì)有機體系超級電容活性炭連續(xù)化制備技術(shù)及應(yīng)用”科技成果鑒定會 圖36：2017年新宙邦分業(yè)務(wù)營收占比 圖38：2017年江海股份分業(yè)務(wù)營收占比 表1：公司在電容器領(lǐng)域已獲得的專利及在申請的申利情況 7表2：干電極工藝對電池生產(chǎn)的成本節(jié)省測算 9表3：Maxwell超級電容器主要應(yīng)用情況 表4：2018年新能源客車補貼標準-純電動單車補貼上限顯著高于插電式混合動力汽車 表6：不同種類碳材料及碳基復合材料的超級電容性能對比 表7：有機電解液vs水系電解液 表8：中國部分新能源客車企業(yè)采用超級電容儲能情況 表12：重點推薦公司盈利預測與估值 表13：關(guān)鍵假設(shè)表之電力設(shè)備新能源 特斯拉將全資收購超級電容全球龍頭Maxwell，有望引領(lǐng)新一輪超級電容應(yīng)用熱潮。2019年2月特斯拉宣布將以2.18億美元收購Maxwell全部股權(quán)，較公告日前Maxwell的最新收盤價溢價55%，該交易最快于2019年二季度完成。我們認為此次收購的最主要潛在動機有二：1、儲備超級電容技術(shù)與產(chǎn)能，未來用于商業(yè)儲能系統(tǒng)、卡車Semi動力系統(tǒng)、甚至超跑乘用車動力系統(tǒng)中；2、推動Maxwell專有的干電極技術(shù)，進一步降低鋰電池生產(chǎn)成本。我們認為特斯拉作為全球純電動汽車龍頭，常年跟蹤全球先進儲能技術(shù)，此輪收購再次證明超級電容在儲能領(lǐng)域應(yīng)用的商業(yè)價值，有望引領(lǐng)新一輪超級電容應(yīng)用與開發(fā)熱潮。Maxwell公司成立于1965年，是美國政府機構(gòu)的合約研發(fā)服務(wù)提供商，于上世紀九十年代開始轉(zhuǎn)向商業(yè)領(lǐng)域，目前公司絕大部分營收都來源于商用產(chǎn)品。Maxwell主要從事生產(chǎn)和銷售超級電容器、高壓電容器，并專注于研發(fā)干電池電極。2017年公司實現(xiàn)銷售收入1.3億美元，其中超級電容器銷售收入占比67.28%，高壓電容器銷售收入占比32.72%。公司總部位于加利福尼亞州圣地亞哥，歐洲辦事處位于瑞士，并在德國和中國設(shè)有銷售和客戶服務(wù)部門。2017年公司在中國的銷售收入占比35%，在美國、德國和匈牙利的銷售收入占比均超過10%。圖1：2017年Maxwell分業(yè)務(wù)銷售收入占比圖2：2017年Maxwell分地區(qū)銷售收入占比超級電容器匈牙利匈牙利深耕干法電極制造工藝，正極碳材料技術(shù)構(gòu)筑護城河。Maxwell在電極配方、設(shè)計和制造技術(shù)，原材料，電池封裝設(shè)計，單元到單元和模塊對模塊互連技術(shù)等方面獲得多項專利。Maxwell大多數(shù)超級電容器產(chǎn)品的核心技術(shù)是一種專有的，無溶劑或干燥的電極制造工藝。這種高產(chǎn)量的卷繞工藝可生產(chǎn)高質(zhì)量的電極材料，厚度均勻，從而提高產(chǎn)品性能和長期耐用性。其生產(chǎn)的電極除供應(yīng)自家的超級電容器外，還出售給Yeong-LongTechnologies等其他超級電容器制造商。表1：公司在電容器領(lǐng)域已獲得的專利及在申請的申利情況業(yè)務(wù)物理電池封裝設(shè)計以及電池組裝中使用的附屬物理電池封裝設(shè)計以及電池組裝中使用的附屬物理電池封裝設(shè)計以及電池組裝中使用的附屬選擇組件以符合環(huán)境法規(guī)，同時盡量減少對產(chǎn)品2017年收購Nesscap公司，產(chǎn)品線延伸至濕法電極制造及中小型超級電容器。Maxwell主要采用干法電極工藝技術(shù)生產(chǎn)大型超級電容器產(chǎn)品，2017年4月Maxwell進一步收購全球小型超級電容器龍頭Nesscap公司，Nesscap公司總部位于韓國，專門從事濕法電極制造工藝的中小型超級電容器，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于風電、汽車和工業(yè)領(lǐng)域，并銷售至韓國、中國、歐洲及美國等。此次收購使Maxwell產(chǎn)能進一步擴張，公司的超級電容器產(chǎn)品線也更加完善。電極材料自主生產(chǎn)，電池和模塊組裝外包，保障最優(yōu)成本效益。目前公司的干法加工超級電容器電極材料僅在美國亞利桑那州工廠生產(chǎn)，濕法加工超級電容器電極材料僅在韓國工廠生產(chǎn)。公司已將部分電池和模塊組裝外包給中國廠商，包括60毫米直徑的大單體超級電容器（largecellultracapacitors）的組裝工作、大型基于單體的多單體模塊（lacell-basedmulti-cellmodules）、中型D型單體超級電容器（mid-sizeD-cellultracapacitor）以及D型基于單體的多單體模塊（D-cell-basedmulti-cellmodules）的組裝工作，并授權(quán)中國大陸、臺灣和韓國的制造商使用Maxwell專利電池架構(gòu)。有序擴張產(chǎn)能保障盈利，2017年綜合毛利率22%。在過去幾年中，公司有序擴張產(chǎn)能，提升公司內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)施，并整合機械化和自動化技術(shù)和流程。2017年公司擴建韓國小型超級電容器工廠產(chǎn)能，2018年公司預計資本支出在1500萬美元到2500萬美元之間，其中30%與改善現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和工廠擴張，另外公司還與跨國計算機零部件制造商BeltonTechnologyGroup及天津力神有合作制造關(guān)系，預計公司將有足夠的產(chǎn)能滿足日益增長的超級電容器市場需求。2017年公司實現(xiàn)營收1.3億美元，同比增長7.5%；實現(xiàn)毛利2880萬美元，綜合毛利率22%。86420864200資料來源：Maxwell公告，申萬宏源研究資料來源：Maxwell公告，申萬宏源研究剝離高壓電容器產(chǎn)品線，專注超級電容器與干電池電極技術(shù)研發(fā)。Maxwell在瑞士Rossens工廠生產(chǎn)高壓分級電容器、耦合電容器和電子電壓變壓器，目前是全球唯一采用堆疊，組裝和自動繞線工藝生產(chǎn)其產(chǎn)品的高壓電容器生產(chǎn)商。2018年底Maxwell宣布將該瑞士高壓產(chǎn)品生產(chǎn)線出售給投資基金（RenaissanceInvestmentFoundation），未來公司主營將聚焦在儲能領(lǐng)域及干電池電極。2017年Maxwell研發(fā)支出合計1840萬美元，研發(fā)費用率達13.85%，公司在超級電容器方面主要研發(fā)重點是提高功率和能量密度，降低內(nèi)阻，延長使用壽命，降低制造成本并增加與主機應(yīng)用的集成。Maxwell致力于將專有的超級電容器干法制造工藝拓展到鋰離子電池的生產(chǎn)。在一般的電池中，控制其性能的關(guān)鍵部件是電極。電池裝置由至少兩個電極組成（一個正電極以及與之配對的負電極在電化學元件之間插入一個離子導電膜，并在封裝中填充電解質(zhì)。對于現(xiàn)有的濕電極涂層技術(shù)，由于有機溶劑的蒸發(fā)需要一套設(shè)備投資，烘干需要在120度下持續(xù)12-24小時耗費大量的時間成本，同時有機溶劑自身的價格和對這種毒性物質(zhì)的防護與處理也占據(jù)一部分成本，因此用于濕法涂層電極生產(chǎn)的溶劑具有更高的系統(tǒng)成本；且它的厚度限制了電極的比能量，同時也限制了液態(tài)敏感電池材料的使用；另外，烘干很難將溶劑徹底去除，在后續(xù)電池的工作過程中這些溶劑雜質(zhì)會反應(yīng)出額外物質(zhì)，進而影響電池的整體性能，減小電池壽命。表2表2：干電極工藝對電池生產(chǎn)的成本節(jié)省測算（小時/年）（百萬元）（百萬元）（小時/年）（平方米）（平方米）干法電極作為一種無需溶劑的工藝技術(shù)，其成本更低且更加環(huán)保；用于干法工藝的制造設(shè)備投資不僅明顯少于濕法涂層技術(shù)，其能耗也低得多；另外干法工藝技術(shù)可以將高能量密度的液態(tài)敏感材料應(yīng)用于制造電極，并實現(xiàn)百分百的碳材料（活性碳粉）回收再利用。因此干法電極方法不僅可以顯著降低成本，包括直接成本、烘干設(shè)備成本和廠房占地成本，還可以帶來的性能提升體現(xiàn)在更大的能量密度，更長的使用壽命，高溫操作時的穩(wěn)定性和更高的充電/放電速率。公司預計若將干電極法成功應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)，電池單體水平可超過300Wh/kg，電池壽命可延長2倍，與現(xiàn)有技術(shù)的濕電極相比成本可降低10-20％。干法電極專利全球領(lǐng)先，公司繼續(xù)加大研發(fā)力度。目前Maxwell的專利布局已經(jīng)延伸到干法電極技術(shù)中，我們在Patsnap檢索的干電極電池/電容器相關(guān)的專利中，Maxwell公司控制的專利數(shù)量高達34項，遠超出其他公司，其中在近十年內(nèi)申請的專利共計6項。Patsnap給出了上述專利的專利價值，基本高于類似干電極電池專利的專利價值，且被引用次數(shù)也遠高出同類型的其他專利。從申請的類型來看，Maxwell公司控制的干電極專利滲入到了電極、電極浸漬、粘接、封裝等各個方面。2018年公司預計資本支出在1500萬美元到2500萬美元之間，其中50%用于公司干電池電極技術(shù)的工藝開發(fā)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。圖8：當前干電池技術(shù)專利排名（單位：項）戰(zhàn)略規(guī)劃干電池電極技術(shù)商業(yè)化，計劃2022年推出相關(guān)電動汽車平臺。2016年公司與全球領(lǐng)先的汽車OEM制造商、全球一級汽車供應(yīng)商簽署了一項聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，以概念驗證為基礎(chǔ)，以中試規(guī)模驗證干電池電極性能。該項目針對的是一個特定的電動汽車平臺，預計將于2022年左右發(fā)布。Maxwell已經(jīng)在材料上完成了這一概念驗證，目前正在與潛在的合作伙伴討論更廣泛的合作，以期加速突破干電池電極技術(shù)商業(yè)化瓶頸。公司計劃在本世紀20年代初，以低于每千瓦時100美元的成本實現(xiàn)>350Wh/kg的電池能量密度，并進一步加大投資以突破500Wh/kg。1.3超級電容廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域特斯拉全資收購開啟目前Maxwell提供的超級電容器電池的電容范圍為1至3,400法拉，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于客車、軌道交通、新能源、工業(yè)機械、電子等各個領(lǐng)域。Maxwell在汽車行業(yè)有著悠久的歷史，目前全球有超過610萬輛汽車在使用其超級電容器技術(shù)。公司于2010年向大陸集團提供了啟停電壓穩(wěn)定系統(tǒng)的儲能單元，此后又為標致/雪鐵龍和通用汽車提供超級電容器，用于啟停應(yīng)用和自動駕駛備用電源，公司還為蘭博基尼提供再生制動儲能裝置。Maxwell超級電容器還廣泛應(yīng)用于卡車、火車、有軌電車、新能源客車等各種車型，另外基于Maxwell超級電容器技術(shù)的峰值功率子系統(tǒng)將被引入吉利五款微混及插電式混合動力車型，該車型將于2019年底前投入量產(chǎn)，首先投放的市場為北表3：表3：Maxwell超級電容器主要應(yīng)用情況領(lǐng)域應(yīng)用場景交通領(lǐng)域火車和有軌電車和輔助推進和發(fā)動機啟動。與電池技術(shù)相比，峰值電流、高占空比和頻繁的深放電和深新能源乘用車的峰值功率子系統(tǒng)將被引入五款微混及插電式混合動力車型。應(yīng)用這一新技術(shù)的車型將路、“必須運營”的制造設(shè)施、商業(yè)和工業(yè)場所、微電網(wǎng)以及偏遠地區(qū)的隔離微電型設(shè)備中，以提供以下服務(wù)：1）太陽能和風能3）提供快速頻率響應(yīng)（FFR4）提供周期為秒到分鐘的可控斜坡速率，直到發(fā)電機斜器模塊被中國國電集團公司的子公司——北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司場儲能示范項目的主要核心元件，并成功通過系統(tǒng)調(diào)試，從而成為第一個應(yīng)用能，除滿足重復的高功率需求外，由于發(fā)動機不再需要峰值功率，還可以減在電力領(lǐng)域方面，Maxwell為全球超過67,000臺風力渦輪機提供可靠的儲能解決方案；“必須運營”的制造設(shè)施、商業(yè)和工業(yè)場所、微電網(wǎng)以及偏遠地區(qū)的隔離微電網(wǎng)/小型設(shè)備中，以提供快速頻率響應(yīng)等多種服務(wù)。在工業(yè)領(lǐng)域，Maxwell超級電容儲能模塊可為3.5兆瓦以下的關(guān)鍵備用發(fā)電機組提供可靠的突發(fā)啟動功率；Maxwell還為起重機，跨運車等重型機械設(shè)計了超級電容器儲能，除滿足重復的高功率需求外，由于發(fā)動機不再需要峰值功率，還可以減少柴油發(fā)動機的尺寸以及節(jié)省大量燃料。特斯拉將全資收購Maxwell，雙方有望在超級電容器和干電極技術(shù)方面實現(xiàn)深度融合。2019年2月特斯拉宣布將以2.18億美元收購Maxwell全部股權(quán)，較公告日前Maxwell的最新收盤價溢價55%，該交易最快于2019年二季度完成。新能源汽車市場空間廣闊，此次收購有望開啟Maxwell在電動汽車領(lǐng)域的新篇章。特斯拉是全球領(lǐng)先的新能源汽車制造商，過去兩年特斯拉汽車幾乎占據(jù)了美國電動汽車銷量增長的全部份額。2018年特斯拉Model3車型全年銷量接近14萬輛，成為2018年美國最暢銷的豪華車（包括suv新能源汽車市場需求正在被逐步驗證。2018Q4電動汽車在美國的銷量歷史上首次超過混合動力汽車，消費者的購買已經(jīng)表明，電動汽車正在成為首選。未來超級電容器和干電極技術(shù)有望應(yīng)用于特斯拉車型上，開啟Maxwell在電動汽車領(lǐng)圖12：2018年美國豪華車銷量（單位：千輛）1.4特斯拉收購具有風向標作用超級電容有望再次迎來我們認為，特斯拉作為全球純電動汽車龍頭，長期跟蹤全球最領(lǐng)先儲能技術(shù)，其收購全球超級電容龍頭Maxwell對全球儲能技術(shù)方向具有風向標作用，我國在新能源汽車發(fā)展早期曾有過一輪混動系統(tǒng)上的應(yīng)用熱潮，但由于國家補貼向純電動路線傾斜，超級電容應(yīng)用發(fā)展放緩。我們認為隨著未來補貼的引導性影響逐漸減小，以及國內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)進步與成本降低，超級電容憑借其的倍率與循環(huán)性能有望再次迎來應(yīng)用熱潮。表4：2018年新能源客車補貼標準-純電動單車補貼上限顯著高于插電式混合動力汽車系統(tǒng)能量密度（Wh/kg）系統(tǒng)能量密度（Wh/kg）1445C－15C（含）3C－5C（含）5C－15C（含）3C－5C（含）60%－65%（含）60%－65%（含）65%－70%（含）1注：單車補貼金額=Min{車輛帶電量×單位電量補貼標準；單車補貼上限}×調(diào)整系數(shù) 能量消耗量系數(shù)、快充倍率系數(shù)、節(jié)油率系數(shù)）電容器由兩個浸在電解液中的電極和阻止電荷在兩極移動的隔膜組成，當在兩電極間加上電壓時，電極上就會存儲電荷，達到儲能效果。電容器不同于電池，在充放電時不發(fā)生化學反應(yīng)，電能的儲存或釋放是通過靜電場建立的物理過程來完成的，電極和電解液幾乎不會老化，因此使用壽命長，并且可以實現(xiàn)快速充電和快速大電流放電。超級電容器是介于電容器和電池之間的儲能器件，它既具有電容器快速充放電的特點，又具有電池的儲能特性。目前市面上的超級電容器產(chǎn)品主要是以高比表面積活性炭材料作為正極材料，通過注入電解質(zhì)來儲能，電解質(zhì)在電極的作用下，電極表面電荷將吸引周圍 電解質(zhì)溶液中的異性離子，使這些離子附于電極表面上形成雙電荷層，構(gòu)成雙電層電容。普通電容器的電容值與兩極板的面積、電介質(zhì)的電容率成正比，與兩極板間的距離成反比。雙電層電容由于兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下)，再加之采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍的增加，從而產(chǎn)生極大的電容量，單體的容量可從1法拉至幾千法拉不優(yōu)點：與鋰電池相比，超級電容器功率大、壽命長、循環(huán)效率高。由于超級電容器充放電過程始終是物理過程，沒有化學反應(yīng)，與電池相比性能穩(wěn)定，充放電循環(huán)壽命在十萬次以上，而傳統(tǒng)電池一般只能充放數(shù)百至數(shù)千次；由于電流較大，功率密度較高（>10kW/kg），超級電容器可以在幾秒到數(shù)分鐘內(nèi)快速充電，也可瞬間提供高電流，且能量轉(zhuǎn)換效率高，循環(huán)過程能量損失小，循環(huán)效率≥90%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)電池；另外，超級電容器低溫特性好，溫度范圍寬-40℃~+70℃,充放電過程中發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移大部分都在電極活性物質(zhì)表面進行，所以容量隨溫度衰減非常小，而電池在低溫下容量衰減幅度卻可高達70%。缺點：受限于電極材料等因素，超級電容器能量密度低、整體成本高。當前超級電容器能量密度一般為1-10Wh/kg，不到鋰電池的1/10?，F(xiàn)在用于超級電容器的正極材料主要是高比表面積活性炭材料，但它的成本占到產(chǎn)品總成本的近40-50%，是導致超級電容器的生產(chǎn)成本較高的主要原因，在一定程度上限制了超級電容器的推廣應(yīng)用，而鋰離子電池正極材料已較為成熟，因此成本較低。能量密度（Wh/kg）鉛酸電池鉛炭電池能量轉(zhuǎn)換效率3000-500010000-1500能量成本(￥/kWh）500-10009600-12000功率成本(￥/kW）500-10001200-15003200-58009000-100004000-50度電成本(￥/kWh）0.5-1.00.5-0.7安全性優(yōu)優(yōu)優(yōu)良超級電容原材料主要包括正極、負極、電解液，其中電極制備技術(shù)將是超級電容的核心能力，是產(chǎn)業(yè)鏈中難度最高的環(huán)節(jié)，目前來看電極成本占到整體電容器材料成本的40-50%。正極：電極材料是影響超級電容器性能的核心因素，決定其功率和能量密度。根據(jù)儲能機理不同電容器可分為雙電層電容和法拉第準電容。其中雙電層電容主要是以碳材料作為電極材料，而法拉第準電容則主要以金屬氧化物材料和導電聚合物材料作為電極材料。1）由碳電極和電解液界面上電荷分離產(chǎn)生的雙電層電容。碳是最早被容器的電極材料。碳電極電容器主要是利用儲存在電極與電解液界面的雙電層能量，其比 表面積是決定電容器容量的重要因素。盡管高比表面的碳材料比表面積越大，容量也越大，但實際利用率并不高，因為多孔碳材料中孔徑一般要2nm及以上的空間才能形成雙電層，從而進行有效的能量儲存，而制備的碳材料往往存在微孔(孔徑小于2nm)不足的情況。所以這個系列主要是向著提高有效比表面積和可控微孔孔徑(孔徑大于2nm)的方向發(fā)展。目前最常見的電極材料為多孔碳材料，這些碳材料包括活性炭、碳納米管、模板碳和石墨烯 等。其中，活性炭因具有原料廣泛、價格低廉、比表面積大、孔隙豐富等特點，是目前唯一得到商業(yè)化應(yīng)用的電極材料。2）采用金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔镒鳛殡姌O，在電極表面和體相發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生可逆化學吸附的法拉第電容（又稱贗電容）。以RuO2為例，對于表面，贗電容反應(yīng)通過質(zhì)子在RuO2表面快速吸附/脫附發(fā)生；對于體面，贗電容反應(yīng)通過質(zhì)子在RuO2體面中的快速嵌入/脫出發(fā)生。由于贗電容反應(yīng)不局限在電極活性材料表面，因此其電容量遠大于活性炭材料的雙電層電容（10-100倍），但雙電層電容器瞬間大電流放電的功率特性比法拉第電容器好。目前導電聚合物、金屬氧化物等作為電極材料還處于探索之中，停留在實電極材料可從三條技術(shù)路徑進行優(yōu)化：1）基于碳電極的優(yōu)化主要沿著改善碳結(jié)構(gòu)，增大比表面積的方向進行，石墨烯和碳納米管都有可能成為技術(shù)的突破點；2）通過與贗電容材料復合開發(fā)碳基復合材料；3）將鋰離子電池正極材料與活性炭材料的混合物作為正極，形成鋰離子超級電容器。應(yīng)用石墨烯改善電極碳結(jié)構(gòu)。石墨烯被認為是高電壓、高容量、高功率超級電容器電極材料的選擇之一。2011年，Ruoff教授利用KOH化學活化對石墨烯結(jié)構(gòu)進行修飾重構(gòu)，形成具有連續(xù)三維孔結(jié)構(gòu)的活性石墨烯。它富含大量的微孔和中孔，比表面積達到3100作電壓3.5V，電流密度0.7A/g），基于整體器件的能量超過20Wh/kg，是目前活性炭基超級電容器能量密度的4倍。2015年中國中車株機公司自主研制的新一代大功率石墨烯超級電容問世，3伏/12000法拉超級電容適合用于有軌電車主驅(qū)動，單次充電行駛里程可達6公里，2.8伏/30000法拉超級電容適合用于無軌電車主驅(qū)動，單次充電行駛里程可從目前的4～6公里提高到8～10公里。目前石墨烯電容器能量密度與鋰離子電池還有一定的差距，但長遠來看前者更有發(fā)展空間。通過與贗電容材料復合開發(fā)碳基復合材料也是獲得高比容量電極材料的有效途徑。在復合材料中，碳材料不僅作為活性材料提供雙電層電容，還為贗電容材料提供機械支撐和導電網(wǎng)絡(luò)，以達到長壽命和高倍率的目的。因此復合材料的開發(fā)，可以實現(xiàn)在不犧牲超級電容器高功率特性的前提下，最大限度提高其能量密度，以適應(yīng)市場對高性能、低成本、性能穩(wěn)定移動電源技術(shù)的需求。表6表6：不同種類碳材料及碳基復合材料的超級電容性能對比鋰離子超級電容器結(jié)合鋰電池與超級電容優(yōu)勢。將鋰離子電池正極材料與活性炭材料的混合物作為正極，石墨材料作為負極，鋰鹽作為電解質(zhì)，形成的是一種新型的準電化學電容器，即一個電極為雙電層電極，而另一個電極是發(fā)生氧化還原的電極，構(gòu)成了不對稱的超級電容器。它的功率特性完全取決于Li+在正極材料中的電化學行為，大大提高了電容器的比能量。另外充電時Li+從正極材料中脫出，回到本體電解液中，彌補了雙電層導致的本體電解液的貧乏，從而降低了超級電容器的內(nèi)阻。這種實現(xiàn)方式不僅僅是簡單疊加，而且是結(jié)構(gòu)和性能的交叉與提升，同時成本也較低，可以作為一種超級電容電池項目來開發(fā)。江海股份公司在收購日本ACT公司之后，建立碳鋰電池領(lǐng)域的技術(shù)儲備，其鋰離子超級電容器的技術(shù)性能達已到國際先進水平。負極：超級電容器負極材料主要是炭材料，商業(yè)化使用的負極炭材料主要是石墨。國內(nèi)各廠家技術(shù)的差異不大，主要是材料性能的差異。電解質(zhì)：電解質(zhì)在正負極之間起著輸送和傳導電流的作用，影響著器件的充放電特性、能量密度、安全性、循環(huán)性能、倍率充放電性能、高低溫性能、儲存性能和成本。根據(jù)其工作特點，要求電解液電導率高、雜質(zhì)低、分解電壓高、腐蝕性低、化學和電化學穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性能好、功能性強、低污染及低成本等特性。目前，超級電容器的電解液主要有水系（即無機電解質(zhì)）和非水系（即有機電解質(zhì)）兩種。電解質(zhì)為水系的超級電容器單體電壓不超過1.6V，而非水系的超級電容器單體電壓不超過3V。水系電解質(zhì)主要有30%硫酸水溶液、30%氫氧化鉀水溶液，而使用較多的有機電解液是丙烯碳酸脂或高氯酸四乙氨、六氟磷酸鋰與有機溶劑的混合液等。表7：有機電解液vs水系電解液不是不是在交通領(lǐng)域方面，超級電容器廣泛應(yīng)用于汽車、卡車、軌道交通、新能源客車及乘用車等交通行業(yè)細分領(lǐng)域，為其提供制動能量回收、啟停系統(tǒng)、動力輔助、短時后備電源和峰值功率輔助等服務(wù)。1）汽車與卡車：以啟停系統(tǒng)為例，汽車發(fā)動機多次啟停，會大大縮短啟停系統(tǒng)的電池壽命。如果配備一個小型的超級電容用以消除電池自身的功耗，可以減緩電池的衰老，同時有利于車輛節(jié)省油耗，減少排放。目前超級電容主要和電池相配合形成智能啟?？刂葡到y(tǒng)。超級電容器在智能啟停控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理主要是：減速或短停車時，將制動過程中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能儲存在電容器里；前進或加速時，電容器則將電能瞬間輸出給智能啟?？刂葡到y(tǒng)中的電機，帶動發(fā)動機工作，實現(xiàn)快速啟動。目前Maxwell超級電容器已經(jīng)被標致雪鐵龍、蘭博基尼、凱迪拉克等超過十幾種車型的啟停單元所采用，全球有超過250萬輛汽車在使用其超級電容器用于發(fā)動機啟停；另外已經(jīng)有超過7000輛使用Maxwell超級電容器發(fā)動機啟動模塊的重型和中型卡車在北美的和T880卡車，均配備Maxwell超級電容器發(fā)動機啟動模塊。美國市場研究機構(gòu)NavigantResearch預計，到2022年，全球啟停系統(tǒng)在新車中的滲透率可達到54.3%。即使只有一部分啟停系統(tǒng)采用超級電容器，也會為超級電容器行業(yè)帶來巨大的潛在機遇。資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏源研究資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏2）軌道交通：在城市軌道系統(tǒng)中采用的超級電容主要有兩種工作模式：一種是作為能量儲存器，它吸收了車輛制動過程中產(chǎn)生的能量，直到后面有車輛處于加速狀態(tài)時才將能量釋放到供電系統(tǒng)中；一種是作為穩(wěn)壓器，它總是保持在高容量的狀態(tài)，當供電系統(tǒng)的電壓低于規(guī)定值時才開始放電。傳統(tǒng)鋰離子電池的電動汽車充電動輒數(shù)個小時，而采用超級電容技術(shù)的儲能式電力牽引輕軌車輛利用乘客上下車的時間，在站臺30秒內(nèi)快速完成充電，一次充電后能連續(xù)行駛2公里，到達下一站臺再行充電，周而復始，為車輛運營帶來極大2012年世界第一列超級電容輕軌列車在湖南省株洲市下線。這種新型電力機車采用超級電容模組，不再需要沿途架設(shè)高壓線，停站30秒鐘就能快速充滿電。美國費城地區(qū)的鐵路制動能量回收項目中，鋰電池和超級電容器組成的混合儲能系統(tǒng)不僅回收制動時的能量用于列車加速，而且還可將多余的儲存能量供給所在區(qū)域的電力運營商，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率。這不僅提高了供電質(zhì)量，為鐵路運營商創(chuàng)造額外的收入。另外，中國中車株機公司研制的9500法拉、7500法拉等多款超級電容已大量運用于廣州、武漢、淮安的有軌電車和寧波市196路無軌電車上。圖22：CAF選擇Maxwell超級電容器用于無架線鐵路組件圖23：Maxwell超級電容器儲能方案助美國費城地鐵節(jié)能供電資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏源研究資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏源研究3）新能源汽車：混合動力客車、超級電容公交車、新能源乘用車混合動力客車推進系統(tǒng)一般由并行混合動力系統(tǒng)或串行混合動力系統(tǒng)組成。在并行混合動力客車中，內(nèi)燃機和電動機分別與變速器相連。此時電動機只負責在啟停時提供動力，而當車輛在較高速行駛時則由內(nèi)燃機驅(qū)動。在加速時，電動機和內(nèi)燃機均為變速器提供動力。制動能量回收系統(tǒng)吸收車輛在制動時損失的能量，用于為電氣系統(tǒng)充電。這種情況下電氣系統(tǒng)由一整套超級電容器模塊組成，負責在加速階段放電，在制動階段充電。與此類似，在串行混合動力客車中也采用由一整套超級電容器模塊組成的電氣系統(tǒng)。但在這種配置下，客車只使用電動機驅(qū)動，而內(nèi)燃機則用于驅(qū)動發(fā)電機。電氣系統(tǒng)既可由該發(fā)電機充電，又能用制動能量回收系統(tǒng)充電。鄭州宇通、廈門金龍和南車時代等車企均生產(chǎn)配備超級電容的混合動力客車。表8：中國部分新能源客車企業(yè)采用超級電容儲能情況序號企業(yè)名稱123456789磷酸鐵鋰電池+超級電容超級電容公交車是以超級電容為動力電源的新型節(jié)能環(huán)保的城市無軌、無線純電動快充公交客車。2006年8月，上海11路超級電容公交車上線投入運營，是世界上首條實現(xiàn)快速充電技術(shù)商業(yè)化的公交線路，其核心技術(shù)超級電容快充技術(shù)完全由中國研發(fā)。據(jù)上海巴士集團測算，一輛12米純電動客車大約需要負重3.4噸鋰電池，整備質(zhì)量約16噸-19噸，座位為29個，限客49人，一次充電4-6小時只能續(xù)航120公里左右；而一輛同類型超級電容客車大約需要負重0.9噸超級電容，整備質(zhì)量約12噸-18噸,12M，座位33個，能達到限客80人，而且一次充電6-8分鐘，續(xù)航里程為20公里左右。近年我國超級電容城市電動公交客車已陸續(xù)出口到以色列、保加利亞等歐洲國家。除新能源客車外，新能源乘用車未來也有望大規(guī)模配備超級電容器。2018日內(nèi)瓦車展上，蘭博基尼與美國麻省理工學院聯(lián)合開發(fā)的TerzoMillennio首次亮相，這款概念車將車身的碳纖維結(jié)構(gòu)作為一個超級電容，將納米電容擴散到CFK材質(zhì)的板材上，以便在蓄積電能的同時也能組成車輛的車身和結(jié)構(gòu)，直接將車身變成電池組。該款概念車將于2019年發(fā)布，但不會投入量產(chǎn)，2020年上市的首款混合動力蘭博基尼，則已經(jīng)確定會采用超級電容作為電機的能量源泉。2018年7月Maxwel與吉利建立技術(shù)合作伙伴關(guān)系，基于Maxwell超級電容器技術(shù)的峰值功率子系統(tǒng)將被引入五款微混及插電式混合動力車型。應(yīng)用這一新技術(shù)的車型將于2019年底前投入量產(chǎn)，首先投放的市場為北美和歐洲。頻率和功率穩(wěn)定化服務(wù)，以及在風光發(fā)電領(lǐng)域用于為變槳系統(tǒng)提供動力、平抑短期功率波時，超級電容作為FTU的后備電源，同時也為開關(guān)設(shè)備的電動分閘機構(gòu)提供分閘電源。2）微電網(wǎng)及公用電網(wǎng)超級電容儲能系統(tǒng)：用于調(diào)整微電網(wǎng)功率，以及提供微電網(wǎng)功率支撐。超級電容可以在負荷低落時儲存電源的多余電能，而在負荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求。針對系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時停電，電壓驟升驟降等問題，利用超級電容提供快速功率緩沖，穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓波動。風力或太陽能發(fā)電構(gòu)建的微電網(wǎng)非常需要超級電容作為穩(wěn)定系統(tǒng)。除微電網(wǎng)外，目前Maxwell超級電容器也應(yīng)用于公用電網(wǎng)，以提供電壓、頻率和功率穩(wěn)定化。3）在風力發(fā)電領(lǐng)域用于為變槳系統(tǒng)提供動力：風力發(fā)電變槳用超級電容器的基本工作原理為，平時由風機產(chǎn)生的電能輸入充電機，充電機為超級電容器充電。當需要為風力發(fā)電機組變槳時，超級電容器儲能系統(tǒng)放電，驅(qū)動變槳系統(tǒng)工作。風力發(fā)電系統(tǒng)的投資加大將有望帶動超級電容發(fā)展。目前風力發(fā)電主要的儲能系統(tǒng)有蓄電池和超級電容器兩種方案。蓄電池方案的不足體現(xiàn)在充放電特性不好，充電時間長，充電、放電電流不能太大；維護成本大，低溫特性不好，循環(huán)壽命短，可靠性不強。超級電容器方案具有高效率、大電流放電、寬電壓范圍、寬溫度范圍、長循環(huán)壽命、免維護的優(yōu)點，因此極為適合在風力發(fā)電機組這樣的工況環(huán)境中工作。根據(jù)中國電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2018年儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》，截至2017年底，全球投運的超級電容器項目規(guī)模約31.9MW，主要分布在美國、韓國和中國。應(yīng)用場景統(tǒng)計分析，超級電容器儲能電站主要參與電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)和輸電支持，兩者占超級電容器儲能規(guī)模的100%和75%。中國超級電容器儲能規(guī)模項目裝機規(guī)模約4.9MW，整體規(guī)模資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏源研究資料來源：Maxwell官網(wǎng)，申萬宏源研究電子設(shè)備領(lǐng)域是超級電容最初的應(yīng)用，包括便攜設(shè)備或小功率電器、智能表、冰箱等領(lǐng)域。目前電子設(shè)備領(lǐng)域主要采用小尺寸的超級電容器，應(yīng)用比較成熟。1）電子設(shè)備后備電源、替代電源：一方面，超級電容器可作為電子設(shè)備的后備電源，以防止短時供電中斷導致的存儲器信息丟失，而且超級電容器的長壽命特性使其作為后備電源時無需頻繁更換，相比于電池具有明顯優(yōu)勢。目前超級電容器廣泛應(yīng)用于開關(guān)柜、直流屏、報警器、應(yīng)急燈、稅控機、稅控加油機、遠程抄表系統(tǒng)、儀器儀表、數(shù)碼相機、掌上電腦、電子門鎖、無繩電話等的時鐘芯片、靜態(tài)隨機存貯器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。另一方面，超級電容器還可充當二次電池的替代品，對于續(xù)航能力要求不高的電子設(shè)備，如手搖發(fā)電手電筒、玩具、電動工具等小型充電產(chǎn)品，可以用超級電容器作為主電源以便進行快速充電。2）智能表：在智能電表、智能水表、智能煤氣表、智能熱量表等智能表中用作電磁閥的啟動電源。傳統(tǒng)的智能水表，在控制水閥普遍采用的方法是內(nèi)裝鋰電池的設(shè)計，優(yōu)點在于重量輕、能量大、自放電率低等。但是鋰電池使用到一定時間后，需要上門為用戶更換電池或水表，增加后續(xù)的維護成本。另外，電池電量不足的情況出現(xiàn)是隨機的，如果不精確和及時的監(jiān)測電池電量，將無法可靠的關(guān)斷水閥，造成無法計費、逃水現(xiàn)象等情況出現(xiàn)。用超級電容代替鋰電池可以解決上述問題：超級電容重復使用壽命長，延長了水表的使用時間；超級電容的大電流放電特性保障了水閥關(guān)斷的可靠性，在外接干電池電量不足時，如果電池電量不足，用戶可以隨時更換。在軍事和航天領(lǐng)域，激光武器、航天飛行器等高功率軍事裝備使用高能量電池與超級電容器組合構(gòu)成“超高功率脈沖電源”，重型卡車、裝甲運兵車及坦克使用電池與超極電容器組合的混合動力系統(tǒng)。新一代激光武器、潛艇、導彈以及航天飛行器等高功率軍事裝備，在發(fā)射階段除裝備有常規(guī)高比能量電池外，還必須與超級電容器組合才能構(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，使電脈沖推進器、電弧噴氣式伺服器等裝置能實現(xiàn)在脈沖狀態(tài)下達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極電容器組合的動力裝置，即混合動力系統(tǒng)。在航天航空領(lǐng)域，超級電容器在飛機操作過程中作為爆發(fā)動力應(yīng)用。衛(wèi)星上使用的電源多是由太陽能電池與鎘鎳電池組成的混合電源，超級電容器能改善衛(wèi)星的脈沖通訊能力。在工程機械領(lǐng)域，大型工程機械如電梯、港口起重機等利用超級電容組成的混合動力系統(tǒng)可以改善工程機械的能源消耗。工程機械具有頻繁啟停、輸出功率波動大等特點，所以儲能元件需具備在相對短的時間內(nèi)獲取或釋放的能量大(功率密度大)，充放電速度快，可充放電次數(shù)多等特點.因此，超級電容是工程機械混合動力單元儲能原件的最佳選擇。具體的應(yīng)用情景包括電梯、港口機我國電梯每年總能耗超過300億千瓦時，電梯成為耗能大戶。電梯運行時，曳引機所產(chǎn)生的能量，大都采用制動電阻轉(zhuǎn)化為熱量的形式被消耗。通常一部電梯所消耗的電，超過1/3是以熱量的形式浪費掉。超級電容器可以將電梯制停的能量進行回收，再輸出用于電梯運行，安裝超級電容器的電梯運行2年就可以收回安裝成本。在港口起重機和建筑/礦業(yè)市場上，港口起重機制造商通過在其設(shè)備中使用超級電容器，能夠高效回收重物（集裝箱）下降產(chǎn)生的再生能量，節(jié)油率30%；補償發(fā)電機組柴油發(fā)動機的輸出功率，使發(fā)動機的峰值功率降低50%；實現(xiàn)集裝箱起重機在無作業(yè)時關(guān)閉柴油發(fā)動機，由CPLS系統(tǒng)為起重機待機時的用電系統(tǒng)供電；另外還可以改善發(fā)動機的尾氣排放。受益于交通運輸和消費電子領(lǐng)域的滲透率提升，全球超級電容器市場規(guī)模高速增長，其中亞太地區(qū)增速最高。根據(jù)ResearchandMarkets的研究報告，2017年全球超級電容器市場8.28億美元，預計到2026年將達到49.85億美元，年復合增長率達到22.1％。該機構(gòu)預測，從應(yīng)用領(lǐng)域來看，未來五年超級電容器材料的消耗主要來自交通運輸和消費電子領(lǐng)域的滲透率提升；從地域來看，2016年亞太地區(qū)超級電容器消費占全球最大份額，預計未來幾年也將最高的增速增長。0新能源汽車產(chǎn)銷高增長有望催生超級電容器的市場空間。2018年全球主要國家新能源汽車銷量超過200萬輛，中國實現(xiàn)銷量125.6萬輛，同比大幅增長61.6%；截至2018年底全球新能源汽車累計銷量突破550萬輛，中國占比超過53%，是全球最大的新能源汽車市場。我國規(guī)劃2020年我國新能源汽車累計產(chǎn)銷量突破500萬輛，未來幾年有望繼續(xù)保持高增長。根據(jù)《2018年儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》，2017年中國化學儲能中超級電容儲能規(guī)模僅占1.3%；2020年中國化學儲能規(guī)模預計將達到1559.3MW，2018-2020年復合增速達59.4%。新能源汽車市場有望催生超級電容器的市場空間，超級電容儲能滲透率有望進一步提升。0 資料來源：儲能應(yīng)用分會，申萬宏源研究資料來源：中汽協(xié)，申萬宏源研究。間隔超過1年的為復全球電解液供應(yīng)商龍頭，四大主線業(yè)務(wù)齊發(fā)展。新宙邦成立于2002年，于2010年1月在深圳證券交易所成功上市。目前，公司已形成鋰電池化學品、電容器化學品、有機氟化學品、半導體化學品四大系列產(chǎn)品為主線的模塊化發(fā)展路線。其中化學品、半導體化學品四大系列產(chǎn)品為主線的模塊化發(fā)展路線。其中電解液是公司第一大核心業(yè)務(wù)，公司已成為全球電解液主要供應(yīng)商之一，國內(nèi)市場份額第二。公司堅持高端差異化和全球大客戶戰(zhàn)略，通過配方服務(wù)和不同添加劑的定制化產(chǎn)品賺取更高的附加值，已成為村田、松下、三星SDI、LG化學、比亞迪、孚能科技、億緯鋰能等電解液產(chǎn)品重要供2017年鋰離子電池電解液業(yè)務(wù)占公司總營收的52.87%，電容器化學品和醫(yī)藥中間體業(yè)務(wù)營收分別占公司總營收的26.13%、15.16%。2018年前三季度公司實現(xiàn)營收15.51億元，同比增長21.71%；實現(xiàn)歸母凈利潤2.08億元，同比增長2.11%。圖33：新宙邦營收及凈利情況（單位：億元）50半導體化學品鋰離子電池品自主研發(fā)電解液技術(shù)，全球超級電容器電解液市場份額占比超過50%。公司堅持自主研發(fā)，目前在超高壓溶質(zhì)、鋰離子電池新型高溫添加劑、動力電池電解液、超級電容器電解液新型電解質(zhì)等方面研發(fā)進展顯著。公司自主創(chuàng)新掌握了超級電容器電解液的關(guān)鍵技術(shù)——季銨鹽合成技術(shù)及電解液配制技術(shù)，已經(jīng)成為下游美國Maxwell、REDI公司，韓國Nesscap等公司的合格供應(yīng)商，在多公司詳情請參考化工組同事1月22日發(fā)布的公司深度：《新宙邦（300037.SZ）：電解液龍頭加快擴張步伐，含氟及半導體化學品注入新動力》）。1979年超級電容器實現(xiàn)商業(yè)化，90年代末大容量高功率型超級電容器的全面產(chǎn)業(yè)化。1879年Helmholz發(fā)現(xiàn)了電化學界面的雙電層電容性質(zhì)；1957年，Becker申請了第一個由高比表面積活性炭作電極材料的電化學電容器方面的專利（提出可以將小型電化學電容器用做儲能器件）；1962年標準石油公司（SOHIO）生產(chǎn)了一種6V的以活性碳作為電極材料，以硫酸水溶液作為電解質(zhì)的超級電容器，1969年該公司首先實現(xiàn)了碳材料電化學電容器的商業(yè)化；1979年NEC公司開始生產(chǎn)超級電容器，開始了電化學電容器的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用；隨著材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，產(chǎn)品質(zhì)量和性能不斷得到穩(wěn)定和提升，到了九十年代末開始進人大容量高功率型超級電容器的全面產(chǎn)業(yè)化發(fā)展時期。國外企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，占據(jù)全球大部分超級電容器市場。在超級電容器的產(chǎn)業(yè)化上，最早是1980年NEC-Tokin與1987年松下三菱生產(chǎn)的產(chǎn)品，到20世紀90年代，Econd和ELIT推出了適合于大功率啟動動力場合的電化學電容器。目前，世界上許多國家積極開展超級電容相關(guān)的研究開發(fā)工作，主要的生產(chǎn)企業(yè)有：美國的MAXWELL公司、Ioxus公司，日本的ELNA公司、PANASONIC公司，韓國的LSMtron公司、VinaTechnology公司和俄羅斯的ECOND公司等。目前國外企業(yè)處于領(lǐng)先地位，占據(jù)著全球大部分市場。日、美、歐洲等均把超級電容器項目作為國家級的重點研究和開發(fā)項目，美國的USMSC計劃、日本的NewSunshine計劃和歐洲的PNGU計劃均將超級電容器列入開發(fā)內(nèi)容。制造商所在國家Panasonic日本(PO（但目前尚未列示在其產(chǎn)品目錄中）專門從事濕法電極制造工藝的中小型超級電容器，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于風電汽車和工業(yè)領(lǐng)域，汽車和航空航天領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注。SkelCap受限于技術(shù)與規(guī)模的雙重瓶頸，超級電容活性炭長期被日本、韓國等公司所壟斷。從材料供應(yīng)環(huán)節(jié)來看，高品質(zhì)有機體系超級電容活性炭，是目前市場上應(yīng)用最廣泛、銷售量最大的雙電層超級電容器中惟一提供能量的活性材料，是超級電容器中最核心的材料。需要滿足比表面積大、孔徑分布合理、純度高、堆積密度高等多種苛刻要求，才能發(fā)揮出高的能量密度、高的功率密度、長的使用壽命等優(yōu)點。因此活性炭技術(shù)攻關(guān)的門檻高，同時產(chǎn)品均一性與低成本又要求必須建立大型、連續(xù)化的制備生產(chǎn)線，導致日韓廠商長期壟斷市場，其中日本廠家Kuraray和韓國廠商PowerCarbonTechnology占據(jù)全球超級電容活性炭市場比較高的市場份額。國內(nèi)活性炭的廠商包括遼寧朝陽森源活性炭有限公司、河南滑縣活性炭廠、新疆天富科技有限公司、浙江富來森能源科技有限公司、福建鑫森炭業(yè)股份有限公司、深圳貝特瑞等。但上述廠商均未實現(xiàn)電極材料大規(guī)模量產(chǎn)，國內(nèi)開發(fā)高容量、高穩(wěn)定性、低成本的活性炭材料依然迫切。2018年國內(nèi)北海星石活性炭實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，打破國外技術(shù)壟斷并實現(xiàn)替代進口。2018年2月，廣西北海星石碳材料科技有限公司以東盟優(yōu)質(zhì)椰殼作為原料，經(jīng)過10年的摸索研究，開發(fā)了三步法（預活化-活化-孔徑調(diào)變）制備比表面積達1900m2/g的活性炭技術(shù)；形成了獨特的分步去雜工藝，使氧含量與鐵雜質(zhì)含量等均小于20PPm；基于表面層特性影響電導的認識，開發(fā)了新型的表面處理工藝，實現(xiàn)了產(chǎn)品比國外產(chǎn)品低一倍的低電阻率。同時，開發(fā)了同類技術(shù)中規(guī)模最大的活化裝備，實現(xiàn)工藝尾氣的循環(huán)利用，建成了300噸/年高品質(zhì)有機體系超級電容活性炭的連續(xù)生產(chǎn)線。2018年12月，北海星石碳材料科技有限公司超級電容活性炭大規(guī)模連續(xù)制備技術(shù)順利通過鑒定，標志著我國超級電容核心電極材料大規(guī)模量產(chǎn)取得突破，打破了國外技術(shù)壟斷并實現(xiàn)替代進口，填補了國內(nèi)空白。目前，北海星石碳材料科技有限公司已建成年產(chǎn)超級電容炭300噸工業(yè)生產(chǎn)線，投資的“北海星石新能源材料產(chǎn)業(yè)園”一期工程于2018年7月底開始試產(chǎn)，屆時將形成年產(chǎn)2000噸超級電容電極活性炭、2萬噸高端活性炭、600噸活性炭納米超濾復合碳材料制品的生產(chǎn)能力。二期工程預計2020年投產(chǎn)，超級電容器電極活性炭年產(chǎn)量可達5000噸，高端椰殼活性炭達50000噸，活性炭納米超濾復合碳材料制品2000噸，將成為國內(nèi)最大的高端椰殼活性炭生產(chǎn)基地，及全球最大的以椰殼為原料的活性炭單一工廠。連續(xù)化制備技術(shù)及應(yīng)用”科技成果鑒定會劃（單位：噸）資料來源：北海星石碳材料科技有限公司，電解質(zhì)國產(chǎn)化配套相對成熟，新宙邦在全球超級電容器電解液市場份額中占比過半。電解質(zhì)是超級電容器的另一個關(guān)鍵材料，電解質(zhì)的國產(chǎn)化配套相對成熟。以新宙邦為代表，公司自主創(chuàng)新掌握了超級電容器電解液的關(guān)鍵技術(shù)——季銨鹽合成技術(shù)及電解液配制技術(shù)，已經(jīng)成為下游美國Maxwell、REDI公司，韓國Nesscap等公司的合格供應(yīng)商，在全球的超級電容器電解液市場份額中占比超過50%。國內(nèi)超級電容器起步晚，高端產(chǎn)品進口替代空間大。我國超級電容的研究工作起步于80年代，并將“超級電容器關(guān)鍵材料的研究和制備技術(shù)”列入《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展綱要(2006-2020年)》，作為能源領(lǐng)域中的前沿技術(shù)之一；2016年工信部印發(fā)《工業(yè)強基2016專項行動實施方案》，將超級電容器列入扶持重點。早期國內(nèi)超級電容器企業(yè)大多由早期的研發(fā)型企業(yè)發(fā)展而來，規(guī)模有限，技術(shù)實力偏弱，行業(yè)整體技術(shù)水平和產(chǎn)能尚無法滿足高速發(fā)展的國內(nèi)市場的