超级电容在储能与汽车应用高增长，大规模商业化正在路上

电子发烧友网报道（文/李宁远）电容是一类常见的器件，在各种电路、各种设备中都有着广泛的应用。不同的电压等级和不同容值下，有很多种电容类别，从小容值到大容值大致上分为陶瓷电容、薄膜电容、铝电解电容。

而在超高容值范围里还有目前比较有话题度的双电层电容，也就是常说的超级电容。超级电容是一种全新的储能装置，是一种介于电容和电池之间的特殊电容，既有着电容的特性又有着电池的特性，在很多新领域有着广阔的应用前景。

超级电容建立在界面双电层理论基础上，在介质中插入两个电极并在其间施加一个小于介质分解电压的电压值，此时正负离子会分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层。它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，可以产生电容效应，同时又由于紧密的电荷层间距比普通电容电荷层间的距离小得多，因而具有比普通电容更大的容量。

双电层超级电容的电极、电解质材料是关键，材料制约了目前超级电容的上限。电极通常是采用碳基多孔材料以获得更大的表面积，从而有利于容值的提升。同时，这些碳基多孔材料往往吸湿性很高，在使用寿命和可靠性上相当有保障。通过不同的工艺，这些由特殊电极材料制程的超级电容有的在电压承载能力上很出众，有的在电容量和功率密度上更进一步。

现在也有用金属氧化物和聚合物做电极材料的超级电容，因导电性能的优秀这些超级电容往往有很高的能量密度。不过目前这些还处于研发阶段，离商业化还有很长的距离。

目前超级电容的应用已经渗透进很多领域，物联网设备、智能电表、医疗设备、工业自动化设备和汽车电子设备中都已经开始出现使用超级电容的用例。这些应用主要是利用超级电容快速充放电以及可以提供瞬时功率输出的特点。尤其在汽车和储能领域，超级电容的特性被寄予厚望。

汽车超级电容的应用一直备受期待，现阶段超级电容由于能量密度过低，不到锂电池的5%，虽然不适合作为主电源，但是作为主电源的补充大有可为。在12V电气系统下，超级电容依靠高功率密度优势可以作为安全冗余电源在电控制动、智能座舱等场景下应用，大大减少电子器件失效的风险。

12V系统的主电源也有使用超级电容的趋势，这样可以替代铅蓄电池，在实现汽车高功率启动的同时还能回收制动能量。既能解决启停不顺畅的问题也能降低能量损耗、实现节能减排。根据Frost&Sullivan调研数据，超级电容在汽车启停上的应用可实现节省燃料1%-5%、减少污染排放30%-40%。48V电气系统现在正热，超级电容在48V系统中用作线控电源的需求也开始凸显。高功率密度和响应速度快的优势可以保证线控系统的可靠运行。

可以说在汽车应用这个高增长领域里，超级电容和锂电池的组合能够互相发挥出各自的优势，为汽车电子系统强化各方面性能。

超级电容另一个大的应用方向是储能，尤其是功率型储能。现在混合储能系统中，开始需要能够进行调频，减少电力系统常规机组的调频压力。这意味着在输配电侧、用电侧都需要使用功率型储能器件提供短时、高功率的峰值脉冲。在发电侧中超级电容作为短时储能装置抑制入网时带来的功率波动影响；和锂离子电池组成混合储能系统进行调峰、调频模式切换。

在输配电侧中超级电容用于变电站调频，在配电终端后备电源，当电网发生大波动时超级电容也能在瞬时时间内进行调频。而且超级电容用作备用电源在紧急情况下解决用电问题也是不错的选择。

虽然超级电容真正商业化大规模应用还在起步阶段，但是超级电容在这些高增长领域里的应用优势非常明显，市场规模也将稳步扩大。就目前市面上的超级电容产品来说，还需要不断优化产品的不完善之处，比如不断提升能量密度、降低储能成本。在产业链上下游的合作下，超级电容的市场前景值得期待。