超级电容器让电池市场受到冲击

超级电容器正在超越电池，提供安全性、更快的充电和尺寸优势，同时有助于消除一系列汽车、电网和 IT 应用中的复杂电池管理系统。

超级电容器在当今的电子设备和能源系统中变得越来越重要。据估计，到2025年，超级电容器市场预计将达到35亿美元，到2020年至2025年之间的复合年均增长率预计为20％。

不断增长的电动汽车（EV）行业就极大地推动了超级电容器市场的发展。超级电容器设备目前用于电动汽车中，以转换再生制动系统的能量，因为超级电容器的高功率密度使它们的充电和放电速度比电池快。尽管该技术每年都在进步，但超级电容器在储能方面仍无法替代锂离子电池。

智能电网和替代能源等新的市场机会也是超级电容器的关键增长领域。这些市场得益于设备支持的宽温度范围。此外，超级电容器比电池更环保，并且不受全球贸易限制的影响。

目前，我们尤其看好新兴的储能和充电技术，预测超级电容器最终将“取代”锂离子等当前的电池技术。预计未来 20 年将出现约 80 家超级电容器制造商，汽车、公共汽车、磁悬浮列车以及随着电动机取代内燃机而出现的一系列其他用例。

随着电动汽车公司的不断壮大，预计到 2041 年，中国将出现 30 家超级电容器制造商。

“改进的超级电容器及其变体为微型电网、火车、有轨电车、卡车、重型越野车、使用能量收集的 [物联网] 节点的微型不间断电源和医院和 1 兆瓦/小时的巨人提供了巨大的机会数据中心，”市场追踪者说。

汽车分析师Egil Juliussen在最近的播客中解释了超级电容器技术的潜在优势：“关于电容器的好消息是，您可以非常快速地为它们充电，因为您只需将电流倾倒在那里，然后突然之间它就在那里。”

Juliussen 将能源技术比作缓存，他继续说道：“超级电容器也可以位于充电站和电网之间。你也必须在那里拉很多电流。因此，在那里有一个具有额外功率的备用超级电容器，然后当汽车在那里时，你可以将其加载到其中，这也是可以做到的。”

Juliussen 对超级电容器技术何时或什至可能实现其潜力持谨慎态度，他承认上述情况可能是“天上掉馅饼”。又一次，他补充说，“你永远不知道。”

IDTechX 采用玻璃半满的方法，预测超级电容器技术将随着交通、物联网和数据中心应用列表的不断增长而起飞。

根据不同的应用，设计人员可能需要串联和/或并联组合添加几个超级电容器，以满足电力和能量存储的要求。但是串联配置可能会导致超级电容器之间的不平衡，进而影响电压和ESR值。要解决此问题，可能需要平衡超级电容器。

要理解的另一个重要参数是给定应用的超级电容器的预期寿命。如果设备将在具有20年产品保修的电路板上或模块中运行，则超级电容器必须设计成至少可以使用那么长的时间。尽管所有超级电容器都随着时间而老化，但该老化率仍是施加电压和工作温度的函数。极端的电压和温度会缩短任何超级电容器的寿命。

成本也可能是最终参数之一。超级电容器虽然具有附加功能，但比电池贵一些。

基于无电无事可做，电动汽车快充必将成为一大卖点的前提，超级电容技术的成功是有必要的。在一个示例中，行业分析师设想城市轻轨和公交网络在 20 秒内为电池充电，同时减少更换昂贵电池的需要。昂贵材料的回收也将被取消。

尽管如此，能量密度仍然是电力电子应用的关键设计考虑因素。这是电池仍然优于超级电容器的一项指标。以每公斤瓦时为单位测量，IDTechX 认为超级电容器接近当前电池能量密度的低端，即略高于 10 Wh/kg。

“承重超级电容器的能量密度最差，但有足够的空间使用，”行业研究人员指出。

因此，它预见了混合部署的混合，从电容器-超级电容器组合到电池-超级电容器混合。后者可以实现快速无线充电等应用。

到目前为止，IDTechX 估计超级电容器已经取代了 10% 的昂贵锂离子电池，并将迅速将铅酸电池送上渡渡鸟的道路。“超级电容器的改进和市场推广现在正在快速发展，未来二十年将出现重大进展和中断，”它总结道。