超級(jí)電容技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1 目前超級(jí)電容的技術(shù)重點(diǎn)

從IPC分布來看，超級(jí)電容領(lǐng)域全球?qū)＠饕性贖01G9（電解電容器、整流器檢波器、開關(guān)器件、光敏器件或熱敏器件；其制造方法）、H01G11（混合電容器，即具有不同正極和負(fù)極的電容器；雙電層（EDL）電容器；其制造方法或其零部件的制造方法）、C01B31（碳及其化合物）、B60L（電動(dòng)車輛動(dòng)力裝置；車輛輔助裝備的供電；一般車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)；車輛的磁懸置或懸?。浑妱?dòng)車輛的監(jiān)控操作變量；電動(dòng)車輛的電氣安全裝置）。

從專利地圖來看，超級(jí)電容領(lǐng)域技術(shù)點(diǎn)分布于不同材質(zhì)的電極材料、電解質(zhì)、隔膜及其制備方法，以及超級(jí)電容的應(yīng)用領(lǐng)域――汽車、計(jì)算機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電源等的制造方法。再結(jié)合相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)技術(shù)主要集中在超級(jí)電容單體及其制造方法、電極材料（活性炭、石墨烯、碳納米管、金屬氧化物等）及其制造方法、應(yīng)用超級(jí)電容的電動(dòng)車或混合動(dòng)力車及其制造方法，其中電動(dòng)車或混合動(dòng)力車及其制造方法屬于超級(jí)電容應(yīng)用領(lǐng)域，是目前超級(jí)電容發(fā)展方向之一。

2 超級(jí)電容技術(shù)功效分析

2.1 全球超級(jí)電容技術(shù)功效分析

為了解超級(jí)電容技術(shù)需求、研究熱點(diǎn)和空白點(diǎn)，對(duì)超級(jí)電容按照組成部件進(jìn)行分析。部件包括電極、隔膜、電解質(zhì)〔電解液）、集流體、外殼（密封）、黏結(jié)劑，功效研究主要涉及降低超級(jí)電容內(nèi)阻、增加超級(jí)電容比電容量、提高超級(jí)電容能量密度、提高超級(jí)電容功率密度、延長(zhǎng)超級(jí)電容循環(huán)使用壽命、提髙超級(jí)電容循環(huán)穩(wěn)定性、降低超級(jí)電容自放電率、加強(qiáng)超級(jí)電容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)八個(gè)方面。

從技術(shù)功效圖上看，全球超級(jí)電容研究主要集中在電極、電解質(zhì)（電解液），其次是外殼（密封）、隔膜，集流體、黏結(jié)劑兩個(gè)部件技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量相對(duì)偏少，主要由于電極、電解質(zhì)（電解液）是影響超級(jí)電容器性能的核心部件。

功效中，降低超級(jí)電容內(nèi)阻、增加超級(jí)電容比電容量、提高超級(jí)電容能量密度、提高超級(jí)電容功率密度、延長(zhǎng)超級(jí)電容使用壽命五個(gè)方面，專利申請(qǐng)居多，對(duì)提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三方面的專利申請(qǐng)量較少。這與現(xiàn)階段對(duì)超級(jí)電容的研究主要集中在能量、功率等重要性能指標(biāo)，對(duì)超級(jí)電容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究相對(duì)較少的研究現(xiàn)狀，基本一致。

2.2 中國(guó)超級(jí)電容技術(shù)功效分析

與全球相似，中國(guó)超級(jí)電容專利申請(qǐng)也集中于電極、電解質(zhì)（電解液）兩個(gè)部件，其次是在外殼（密封）部件，在隔膜、集流體方面的專利申請(qǐng)相對(duì)偏少，對(duì)于黏結(jié)劑的研究微乎其微，主要是由于國(guó)外電極、電解質(zhì)技術(shù)壟斷。近年來中國(guó)推出超級(jí)電容重大項(xiàng)目，加大對(duì)超級(jí)電容電極、電解質(zhì)材料及其制備技術(shù)的研究力度，推進(jìn)超級(jí)電容部件原材料國(guó)產(chǎn)化。

從功效來看，在增加超級(jí)電容比電容量、提高超級(jí)電容能量密度、提高超級(jí)電容功率密度、延長(zhǎng)超級(jí)電容循環(huán)使用壽命四個(gè)方面是中國(guó)申請(qǐng)人追求的功效熱點(diǎn)，其次是降低超級(jí)電容內(nèi)阻，較少涉及提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究。高比電容量、高能量和功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命是持續(xù)關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)，提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是今后技術(shù)發(fā)展的突破點(diǎn)。

3 超級(jí)電容未來技術(shù)趨勢(shì)發(fā)展

能量密度低是制約超級(jí)電容器發(fā)展與廣泛應(yīng)用的重要因素，是較難突破的技術(shù)瓶頸，因而提高超級(jí)電容器能量密度成為超級(jí)電容器的根本任務(wù)，也是難點(diǎn)所在。具體而言，尋找新型電極活性材料、新型高導(dǎo)電率電解質(zhì)材料是目前乃至今后一段時(shí)期超級(jí)電容器研究的關(guān)注熱點(diǎn)。原材料生產(chǎn)工藝和裝備技術(shù)的改進(jìn)是突破國(guó)外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器產(chǎn)品一致性的關(guān)鍵所在，也是推進(jìn)超級(jí)電容器原材料國(guó)產(chǎn)化的難點(diǎn)。超級(jí)電容器單體制備技術(shù)，如耐高壓超級(jí)電容器單體制備技術(shù)、高比能超級(jí)電容器單體制備技術(shù)等，是當(dāng)前發(fā)展重點(diǎn)。

超級(jí)電容集成設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是目前研究較少，但未來值得重點(diǎn)關(guān)注的幾個(gè)方面。鋰離子超級(jí)電容器、混合型超級(jí)電容器等新一代超級(jí)電容器是重要發(fā)展方向。在超級(jí)電容器應(yīng)用方面，超級(jí)電容器系統(tǒng)組裝、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、模組集成技術(shù)、新能源汽車儲(chǔ)能系統(tǒng)、均衡系統(tǒng)、外部電源管理、熱管理系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)（CMS）等方面的研究和專利申請(qǐng)相對(duì)偏少，是研究重點(diǎn)。超級(jí)電容器與鋰電池、燃料電池結(jié)合技術(shù)，是電動(dòng)車應(yīng)用的新關(guān)注點(diǎn)。超級(jí)電容客車、超級(jí)電容公交車、超級(jí)電容軌道交通車等技術(shù)突破，是持續(xù)關(guān)注熱點(diǎn)。