超級(jí)電容器介紹
超級(jí)電容器（Supercapacitors，ultracapacitor），又名電化學(xué)電容器(ElectrochemicalCapacitors)，雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來(lái)的通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能。但在其儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。其基本原理和其它種類(lèi)的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。


超級(jí)電容器種類(lèi)
超級(jí)電容器分為雙電層電容器、贗電容電容器和混合型超級(jí)電容器。EDLC具有高功率密度和長(zhǎng)壽命，但能量密度較低，已商業(yè)化。PCs擁有更高的能量密度，但成本高且技術(shù)不成熟。混合型超級(jí)電容器具有高能量密度和長(zhǎng)壽命，目前處于商業(yè)化初期，前景廣闊。
雙電層電容器（EDLC）。雙電層電容器是一種物理儲(chǔ)能方式，利用多孔炭電極/電解液界面實(shí)現(xiàn)雙電層儲(chǔ)能，工作溫度在-40°C-70°C之間，循環(huán)壽命大于100萬(wàn)次，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，是目前超級(jí)電容器應(yīng)用的主流。雙電層電容器基于純靜電吸附原理，利用電極和電解質(zhì)界面形成的雙電層存儲(chǔ)能量，通常使用活性炭、碳纖維或碳?xì)饽z等高比表面積材料作為電極，以最大化電極表面的雙電層容量。EDLC的充放電過(guò)程不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較好的溫度特性。雙電層電容器的優(yōu)點(diǎn)包括高功率密度、長(zhǎng)壽命和綠色環(huán)保，但能量密度相對(duì)較低。

贗電容電容器（PCs）。贗電容電容器也稱(chēng)為法拉第準(zhǔn)電容器，可視為雙電層電容器的一種補(bǔ)充形式，通過(guò)電極材料表面的可逆氧化還原反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)能量。贗電容電容器通常使用金屬氧化物（如MnO2、NiOx、V2O5等）或?qū)щ娋酆衔铮ㄈ鏟Py、PANI等）作為電極材料。與EDLC相比，贗電容電容器可以提供更高的能量密度，工作溫度在-20°C-65°C之間，循環(huán)壽命大于1萬(wàn)次，當(dāng)前應(yīng)用成本高昂，技術(shù)尚不成熟，產(chǎn)業(yè)化前景不明朗。

混合型超級(jí)電容器（Hybrid Supercapacitors）?；旌闲统?jí)電容器是在對(duì)雙電層電容器與贗電容電容器的研究基礎(chǔ)上誕生，電極材料既有活性炭材料，也包含二次電池材料，采用物理儲(chǔ)能+化學(xué)儲(chǔ)能的原理，能量密度較高，功率密度較低，工作溫度在-20°C-55°C之間，循環(huán)壽命大于5萬(wàn)次，當(dāng)前處于商業(yè)化早期，是超級(jí)電容器未來(lái)研究的重要方向。未來(lái)，在電動(dòng)汽車(chē)、便攜式電子設(shè)備和可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用潛力。


超級(jí)電容器的應(yīng)用領(lǐng)域
超級(jí)電容器在電力能源領(lǐng)域，應(yīng)用于電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性、風(fēng)光儲(chǔ)能平滑入網(wǎng)及混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中。在汽車(chē)領(lǐng)域，作為主電源或安全冗余電源，助力性能與安全提升。交通運(yùn)輸領(lǐng)域中，超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、備用、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及能量回收等功能。在風(fēng)機(jī)領(lǐng)域，超級(jí)電容器對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的提升至關(guān)重要。

電力能源領(lǐng)域。新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性挑戰(zhàn)升級(jí)，發(fā)電側(cè)風(fēng)光儲(chǔ)平滑入網(wǎng)、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中響應(yīng)調(diào)頻指令，輸配電側(cè)變電站調(diào)頻、配電終端后備電源，用電側(cè)后備電源、功率電源，均需使用功率型儲(chǔ)能器件以提供短時(shí)、高功率峰值脈沖，超級(jí)電容在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用電側(cè)多環(huán)節(jié)的應(yīng)用已開(kāi)始落地。

新能源汽車(chē)領(lǐng)域。汽車(chē)領(lǐng)域內(nèi)，超級(jí)電容憑借高功率密度、高安全性、使用壽命長(zhǎng)、寬溫域等特性，可在 12V 電氣系統(tǒng)下被用作主電源、安全冗余電源，在 48V 電氣系統(tǒng)下被用作線(xiàn)控電源，在 HEV 車(chē)型中被用作主電池電芯，助力汽車(chē)性能、安全雙提升。隨著本土新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，超級(jí)電容將迎來(lái)更曠闊的發(fā)展空間。

交通運(yùn)輸領(lǐng)域。超級(jí)電容主要可在軌道交通、公交車(chē)、卡車(chē)、船舶等應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能/備用電源、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、能量回收三大功能，同時(shí)可用于實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景下，如船舶發(fā)電機(jī)控制梯度與升沉補(bǔ)償、軌道交通無(wú)接觸網(wǎng)運(yùn)行等功能。據(jù)久事公交集團(tuán)披露，2020年底，上海 930 路、17 路、18 路、隧道 8 線(xiàn)、146路新增 89 輛超級(jí)電容車(chē)，加上已經(jīng)投運(yùn)的 11 路、26 路，上海超級(jí)電容公交車(chē)超過(guò)百輛，配套的 6 個(gè)超級(jí)電容快充站也已完成外線(xiàn)送電。未來(lái)有望切入到高爾夫球車(chē)、旅游觀(guān)光車(chē)、機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)、擺渡船等閉環(huán)線(xiàn)路運(yùn)行的場(chǎng)景，增量市場(chǎng)廣闊。在地鐵領(lǐng)域，使用超級(jí)電容器的單地鐵線(xiàn)路月節(jié)電量達(dá)2.7萬(wàn)度，每年節(jié)電約33萬(wàn)度，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。

風(fēng)機(jī)領(lǐng)域。超級(jí)電容器在風(fēng)機(jī)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，目前，中國(guó)風(fēng)機(jī)每年的超級(jí)電容需求量為5-6億顆。在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，超級(jí)電容器能夠迅速提供所需的大電流，以保證風(fēng)電機(jī)組能夠安全地進(jìn)行順槳操作并停機(jī)，從而保護(hù)風(fēng)機(jī)免受損害。此外，超級(jí)電容器還廣泛應(yīng)用于平滑風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出、參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)，以及在風(fēng)電場(chǎng)中進(jìn)行能量回收和功率控制，因其高功率密度、快速響應(yīng)特性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)，在風(fēng)電系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，以鉛酸電池為例，其循環(huán)壽命相對(duì)較短，使用周期為1-2年，通常在300次到800次之間，維護(hù)需求較高。而超級(jí)電容器售價(jià)雖為鉛酸電池的3-5倍，可以保證8-10年無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，一般充放電次數(shù)可達(dá)到50萬(wàn)次以上，維護(hù)簡(jiǎn)單，可靠性高。


超級(jí)電容器的市場(chǎng)前景
2022年全球超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模為244億元，預(yù)計(jì)至2029年將增長(zhǎng)至719億元，亞太地區(qū)以39%的市場(chǎng)份額領(lǐng)先。中國(guó)市場(chǎng)在2022年的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到31.42億元。

全球市場(chǎng)情況。據(jù)QY Research數(shù)據(jù)顯示，2022年全球超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了244億元人民幣，并預(yù)計(jì)到2029年將達(dá)到719億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為16.5%。據(jù)東吳證券數(shù)據(jù)顯示，超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模分地區(qū)來(lái)看，2021年亞太地區(qū)份額占39%，位列第一，歐洲地區(qū)占比36%，緊隨其后的是北美地區(qū)，占據(jù)全球市場(chǎng)規(guī)模的20%，其他地區(qū)占比5%。

中國(guó)市場(chǎng)情況。據(jù)智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)31.42億元，隨著新能源汽車(chē)、智能穿戴等設(shè)備的普及，未來(lái)中國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)張。

2022年全球雙電層電容器市場(chǎng)規(guī)模為9.18億美元，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為2.96億美元。競(jìng)爭(zhēng)方面，美國(guó)Maxwell以32.5%的市場(chǎng)份額領(lǐng)先，日本Elna和Panasonic緊隨其后。

雙電層電容器市場(chǎng)規(guī)模。據(jù)YH Research數(shù)據(jù)顯示，2022年全球雙電層電容器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了9.18億美元，預(yù)計(jì)到2029年將達(dá)到13.92億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為6.50%。中國(guó)市場(chǎng)在2022年市場(chǎng)規(guī)模為2.96億美元，約占全球的32.19%，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到4.66億美元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到33.50%。

競(jìng)爭(zhēng)格局。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，全球超級(jí)電容器市場(chǎng)集中度較高。2021年，美國(guó)Maxwell市場(chǎng)份額占比約為32.5%，位居全球首位，緊隨其后的是日本的Elna和Panasonic兩家企業(yè)分別占比21.3%和16.2%，相比之下中國(guó)的超級(jí)電容器生產(chǎn)企業(yè)所占市場(chǎng)份額較少，2021年中國(guó)的寧波中車(chē)和上海奧威的超級(jí)電容器市場(chǎng)份額所占比例分別達(dá)到了10.2%和8.8%。

目前，在我國(guó)超級(jí)電容市場(chǎng)中，美國(guó)Maxwell公司占據(jù)了最大的市場(chǎng)份額，僅有寧波中車(chē)一家本土企業(yè)能與之競(jìng)爭(zhēng);第二梯隊(duì)主要有江海股份、上海奧威、凱美能源和風(fēng)華高科等一眾本土廠(chǎng)商;力容新能源、合眾匯能、百納電氣等廠(chǎng)商主要位于第三梯隊(duì)。


超級(jí)電容器的車(chē)規(guī)級(jí)認(rèn)證
AEC－Q系列認(rèn)證是公認(rèn)的車(chē)規(guī)元器件的通用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。超級(jí)電容器企業(yè)想要進(jìn)入汽車(chē)電子領(lǐng)域，進(jìn)入汽車(chē)電子零部件供應(yīng)鏈，AEC－Q200是必須獲得的認(rèn)證之一。

① AEC-Q認(rèn)證是國(guó)際汽車(chē)電子領(lǐng)域的準(zhǔn)入門(mén)檻
AEC即Automotive Electronics Council，是美國(guó)汽車(chē)電子委員會(huì)的簡(jiǎn)稱(chēng)。AEC由克萊斯勒，福特和通用汽車(chē)發(fā)起并創(chuàng)立于1994年，目前會(huì)員遍及全球各大汽車(chē)廠(chǎng)、汽車(chē)電子和半導(dǎo)體廠(chǎng)商，符合AEC規(guī)范的零部件均可被上述三家車(chē)廠(chǎng)同時(shí)采用，促進(jìn)了零部件制造商交換其產(chǎn)品特性數(shù)據(jù)的意愿，并推動(dòng)了汽車(chē)零件通用性的實(shí)施，為汽車(chē)零部件市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)打下基礎(chǔ)。AEC-Q為AEC組織所制訂的車(chē)用可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，是零件廠(chǎng)商進(jìn)入汽車(chē)電子領(lǐng)域，打入一級(jí)車(chē)廠(chǎng)供應(yīng)鏈的重要門(mén)票。


②AEC-Q200認(rèn)證是車(chē)規(guī)級(jí)無(wú)源元件（被動(dòng)元件）的準(zhǔn)入門(mén)檻
AEC-Q200是汽車(chē)電子協(xié)會(huì)（AEC）針對(duì)在汽車(chē)上應(yīng)用的無(wú)源元件（又稱(chēng)被動(dòng)元件）的質(zhì)量可靠性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，AEC-Q200認(rèn)證是無(wú)源元件汽車(chē)級(jí)品質(zhì)符合性驗(yàn)證，是無(wú)源元件進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域的準(zhǔn)入門(mén)檻。通過(guò)系列測(cè)試驗(yàn)證無(wú)源元件能否承受汽車(chē)應(yīng)用環(huán)境下極端溫度、濕度、振動(dòng)與老化的影響。該標(biāo)準(zhǔn)主要用于防止被動(dòng)元器件出現(xiàn)性能變異狀況或潛在故障狀態(tài)，確保無(wú)源元件質(zhì)量與可靠性，保證無(wú)源元件的功能和性能在連續(xù)使用后依舊保持一致穩(wěn)定。

③AEC-Q200適用產(chǎn)品范圍
鉭電容器和鈮電容器、超級(jí)電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、電磁器件（電感/變壓器）、網(wǎng)絡(luò)(R-C/C/R）、電阻器、熱敏電阻器、可調(diào)電容器/電阻器、變阻器、鐵氧體EMI干擾抑制器/過(guò)濾器、石英晶體、陶瓷共鳴器、聚合自恢復(fù)保險(xiǎn)絲等無(wú)源器件。

④AEC-Q200測(cè)試流程
Rev E版明確說(shuō)明了測(cè)試流程，測(cè)試流程如下：


對(duì)于SMD無(wú)鉛元件，需要滿(mǎn)足特殊質(zhì)量和AEC-Q005中規(guī)定了當(dāng)使用無(wú)鉛（無(wú)鉛）工藝時(shí)出現(xiàn)的可靠性問(wèn)題：無(wú)鉛測(cè)試要求。無(wú)鉛加工中使用的材料包括端接鍍層以及板連接（焊料）。這些材料通常需要更高的板連接溫度產(chǎn)生可接受的焊點(diǎn)質(zhì)量和可靠性。這次AEC-Q200改版規(guī)范中也說(shuō)明，為確保車(chē)用無(wú)鉛被動(dòng)組件不會(huì)因?yàn)榻?jīng)過(guò)無(wú)鉛回焊(Reflow)后失效異常，因此定義部分可靠度測(cè)試項(xiàng)目需先完成Reflow之后，才可進(jìn)行下一步驟。除此之外，對(duì)于尺寸不同的組件也規(guī)范了不同的測(cè)試次數(shù)。


⑤北測(cè)測(cè)試能力及超級(jí)電容器AEC-Q200技術(shù)要求
超級(jí)電容器AEC-Q200認(rèn)證共17項(xiàng)測(cè)試，根據(jù)產(chǎn)品尺寸重新定義測(cè)試樣品數(shù)量，新標(biāo)準(zhǔn)按照<10cm3、10cm3≤x≤330cm3、＞330cm3三種規(guī)格確認(rèn)測(cè)試樣品數(shù)量，尺寸越大需要的樣品數(shù)量越少;以溫度循環(huán)為例，產(chǎn)品規(guī)格<10cm3需要77個(gè)樣品，產(chǎn)品規(guī)格10cm3≤x≤330cm3需要26個(gè)樣品，產(chǎn)品規(guī)格＞330cm3僅需要10個(gè)樣品。

關(guān)于北測(cè)
北測(cè)集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"NTEK"）成立于2009年，總部位于深圳，主要從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、電子通信、新能源的研發(fā)驗(yàn)證、檢驗(yàn)檢測(cè)、失效分析、仿真模擬和市場(chǎng)準(zhǔn)入等質(zhì)量研究技術(shù)服務(wù)。

北測(cè)擁有豐富的車(chē)規(guī)級(jí)電子認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)，已成功幫助100多家企業(yè)順利通過(guò)AEC-Q系列認(rèn)證。北測(cè)集團(tuán)以車(chē)企車(chē)規(guī)元器件國(guó)產(chǎn)化需求為牽引，依托國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，提供完善的檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)，通過(guò)AEC-Q車(chē)用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把控汽車(chē)元器件安全質(zhì)量，助力國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)元器件大力發(fā)展，為打造智能汽車(chē)安全體系再添新動(dòng)力。