超级电容器的参数。word
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超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件,介于电池与普通电容之间,具有电容的大电流快速充放电特性,同时也有电池的储能特性,并且重复使用寿命长,放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流,从而为设备提供电源。
超级电容的特性
一、超级电容器特性:
a. 体积小,容量大,电容量比同体积电解电容容量大30~40倍;
b. 充电速度快,10秒内达到额定容量的95%;
c. 充放电能力强;
d. 失效开路,过电压不击穿,安全可靠;
e. 超长寿命,可长达40万小时以上;
f. 充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,真正免维护;
g. 电压类型:2.7v---12.0v
h. 容量范围:0.1F--1000F
二、超级电容与电池比较,有如下特性:
a.超低串联等效电阻(LOW ESR),功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上,适合大电流放电,(一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上)。
b. 超长寿命,充放电大于50万次,是Li-Ion电池的500倍,是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年。
c. 可以大电流充电,充放电时间短,对充电电路要求简单,无记忆效应。
d. 免维护,可密封。
e.温度范围宽-40℃~+70℃,一般电池是-20℃~60℃
超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器(英文名称为EDLC,即ElectricDoubleLayerCapacitors),是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件,其批量生产不过几年时间。
超级电容器自面市以来,全球需求量快速扩大,已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力,被世界各国所广泛关注。
美国《探索》杂志2007年1月号,将超级电容器列为2006年世界七大科技发现之一,
认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展,并将在某些领域取代传统蓄电池。
全球超级电容器技术生产新动态
目前全球已有上千家超级电容器生产商,可以提供多种类的超级电容器产品,大部分产品都是基于一种相似的双电层结构,采用的工艺流程为:配料→混浆→制电极→裁片→组装→注液→活化→检测→包装。
超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型,三者在容量上大致归类为5F以下、5~200F、200F以上。钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点,可用在小功率电子产品及电动玩具产品中。而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电,有记忆存储功能的电子产品中做后备电源,适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件。
2007年,全球钮扣型超级电容器产业规模为10.2亿美元,卷绕型和大型超级电容器产业规模为34.8亿美元,超级电容器产业总规模为45亿美元,同比增长45%;预计2008年全球钮扣型超级电容器产业规模为15.3亿美元,卷绕型和大型超级电容器产业规模为为52.2亿美元,超级电容器产业总规模为67.5亿美元,同比增长50%。
在超级电容器的产业化方面,美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累,目前处于领先地位,如美国的Maxwell,日本的NEC、松下、Tokin 和俄罗斯的Econd公司等,这些公司目前占据着全球大部分市场。
我国超级电容器技术生产新动态
近年来,由于看好这一领域广阔的应用前景,中国一些公司也开始积极涉足这一产业,并已经具备了一定的技术实力和产业化能力。
目前国内从事大容量超级电容器研发的厂家共有50多家,然而,能够批量生产并达到实用化水平的厂家只有10多家。
2005年,中国超级电容器产业总规模达到3.9亿元人民币,较2004年的2.48亿元增长57.2%,其中,纽扣型超级电容器为4千万元,卷绕型和大型超级电容器为3.5亿元。2006年产业总规模达到5.7亿元人民币,增速高达46.2%。其中,钮扣型超级电容器市场规模为9千万元,卷绕型和大型超级电容器为4.8亿元。2007年产业总规模达到8.6亿元人民币,增速高达50%。其中,钮扣型超级电容器市场规模为1.4亿元,卷绕型和大型超级电容器为7.2亿元。预计2008年产业总规模可达13.3亿元人民币,增速可达55%。其中,钮扣型超级电容器市场规模可达2.1亿元,卷绕型和大型超级电容器市场规模可达11.2亿元。
目前,国内厂商大多生产液体双电层电容器,重要企业有锦州富辰公司、北京集星公司、上海奥威公司、锦州锦容公司、石家庄高达公司、北京金正平公司、锦州凯美公司、大庆振富公司、江苏双登公司、哈尔滨巨容公司、南京集华公司等十多家。据称,国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。
由于新兴公司不断涌现,超级电容器在国内的大规模应用也渐行渐近。国内供应商正积极地从不同角度来应对规模应用所面临的问题。例如,由于是一个相对较新的产业,国内供应商目前正积极地进行市场及技术推广工作,越来越多的买家也逐步开始了解并认可超级电容器。此外,目前供应商正积极从事应用开发,帮助买家开发出成熟的替代方案。
在克服大功率应用超级电容器一次性投入成本较高的问题上,国内供应商也在通过提高其性价比方面积极努力。业内人士指出,超级电容器相对蓄电池的优越性要靠性价比来体现。以铅酸蓄电池为例,目前一般可充放电5000次,但超级电容器理论上的充放电次数可达数万次乃至数十万次,就实际水平而言,国内某些厂商的超级电容器已经可以实现充放电20000次。这样一来,如果超级电容器在使用寿命上是蓄电池的4~5倍,而价格却仅为其3倍左右,就可以体现出更具竞争优势的性价比。
在具体应用开发上,国内供应商已经开始在各自擅长的领域取得具体应用成果。在小功率应用超级电容器方面,国内不少厂商都开发出了相应的应用或替代方案,使其产品获得了具体应用。部分公司的产品已经应用到太阳能高速公路指示灯、玩具车和微机后备电源等领域。
目前,国内厂商也很注重超级电容器的大功率应用,如环保型交通工具、电站直流控制、车辆应急启动装置、脉冲电能设备等。
应用需求及市场前景广阔无限
业内专家预测,目前中国市场的年需求量可达2150万只,约1.2亿Wh,且每年都在以约50%的速度增长;整个亚太地区的年需求量超过9000万只,约5.4亿Wh,增长速度约为90%;全球的年需求量约为2亿只,约12亿Wh,增长速度约为160%。由此可知,市场前景非常广阔。美国市场研究公司Frost&Sullivan发布的一份报告预计,2002年到2009年之间,全球超级电容器产业的产量和销售收入将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。目前,超级电容器占世界能量储存装置(包括电池、电容器)的市场份额不足1%,在我国所占市场份额约为0.5%,因此超级电容器存在着巨大的市场潜力。
由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点,有希望成为本世纪新型的绿色能源。当前,国内厂商纷纷推出产能扩张项目,产品也更加全面,产能正节节攀升。即使如此,由于国内能规模生产的厂家较少,年供应量不到500万只,这样的生产规模还远远无法满足国内市场的需求,所以国内大多数用户还是通过进口来满足需要。在市场需求迅速增长的强力推动下,国内现有的超级电容器生产企业正积极融资扩产,国际超级电容器生产大鳄也把战略投资的目光锁定中国,而相关的生产企业(如铝电解电容器生产企业)也正跃跃欲试准备介入这一新兴市场。
目前,在发达国家,超级电容器的应用备受重视,俄罗斯已在载重汽车上批量采用,德国也在客车启动上应用此类产品,这些产品正在向规模化、市场化、大众化方向迅速发展。
而在国内,超级电容器的应用尚处于起步阶段。在钮扣型超级电容器市场中,海外产品几乎占据了90%以上的份额,竞争异常激烈。中国厂商正采取替代手段,利用低价策略(约为国外产品的40%~60%)、快速供货、销售布局完善,对中国终端应用市场更加熟悉,技术支