超級電容技術發(fā)展趨勢

1 目前超級電容的技術重點

從IPC分布來看，超級電容領域全球專利主要集中在H01G9（電解電容器、整流器檢波器、開關器件、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（電動車輛動力裝置；車輛輔助裝備的供電；一般車輛的電力制動系統(tǒng)；車輛的磁懸置或懸??；電動車輛的監(jiān)控操作變量；電動車輛的電氣安全裝置）。

從專利地圖來看，超級電容領域技術點分布于不同材質的電極材料、電解質、隔膜及其制備方法，以及超級電容的應用領域――汽車、計算機、儲能系統(tǒng)、電源等的制造方法。再結合相關分析，發(fā)現技術主要集中在超級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、應用超級電容的電動車或混合動力車及其制造方法，其中電動車或混合動力車及其制造方法屬于超級電容應用領域，是目前超級電容發(fā)展方向之一。

2 超級電容技術功效分析

2.1 全球超級電容技術功效分析

為了解超級電容技術需求、研究熱點和空白點，對超級電容按照組成部件進行分析。部件包括電極、隔膜、電解質〔電解液）、集流體、外殼（密封）、黏結劑，功效研究主要涉及降低超級電容內阻、增加超級電容比電容量、提高超級電容能量密度、提高超級電容功率密度、延長超級電容循環(huán)使用壽命、提髙超級電容循環(huán)穩(wěn)定性、降低超級電容自放電率、加強超級電容結構設計八個方面。

從技術功效圖上看，全球超級電容研究主要集中在電極、電解質（電解液），其次是外殼（密封）、隔膜，集流體、黏結劑兩個部件技術領域專利申請量相對偏少，主要由于電極、電解質（電解液）是影響超級電容器性能的核心部件。

功效中，降低超級電容內阻、增加超級電容比電容量、提高超級電容能量密度、提高超級電容功率密度、延長超級電容使用壽命五個方面，專利申請居多，對提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率、加強結構設計三方面的專利申請量較少。這與現階段對超級電容的研究主要集中在能量、功率等重要性能指標，對超級電容結構設計研究相對較少的研究現狀，基本一致。

2.2 中國超級電容技術功效分析

與全球相似，中國超級電容專利申請也集中于電極、電解質（電解液）兩個部件，其次是在外殼（密封）部件，在隔膜、集流體方面的專利申請相對偏少，對于黏結劑的研究微乎其微，主要是由于國外電極、電解質技術壟斷。近年來中國推出超級電容重大項目，加大對超級電容電極、電解質材料及其制備技術的研究力度，推進超級電容部件原材料國產化。

從功效來看，在增加超級電容比電容量、提高超級電容能量密度、提高超級電容功率密度、延長超級電容循環(huán)使用壽命四個方面是中國申請人追求的功效熱點，其次是降低超級電容內阻，較少涉及提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率和結構設計的研究。高比電容量、高能量和功率密度、長循環(huán)壽命是持續(xù)關注的技術熱點，提高循環(huán)穩(wěn)定性、降低自放電率和結構設計是今后技術發(fā)展的突破點。

3 超級電容未來技術趨勢發(fā)展

能量密度低是制約超級電容器發(fā)展與廣泛應用的重要因素，是較難突破的技術瓶頸，因而提高超級電容器能量密度成為超級電容器的根本任務，也是難點所在。具體而言，尋找新型電極活性材料、新型高導電率電解質材料是目前乃至今后一段時期超級電容器研究的關注熱點。原材料生產工藝和裝備技術的改進是突破國外技術壟斷，實現超級電容器產品一致性的關鍵所在，也是推進超級電容器原材料國產化的難點。超級電容器單體制備技術，如耐高壓超級電容器單體制備技術、高比能超級電容器單體制備技術等，是當前發(fā)展重點。

超級電容集成設計、結構設計是目前研究較少，但未來值得重點關注的幾個方面。鋰離子超級電容器、混合型超級電容器等新一代超級電容器是重要發(fā)展方向。在超級電容器應用方面，超級電容器系統(tǒng)組裝、系統(tǒng)監(jiān)測、模組集成技術、新能源汽車儲能系統(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相對偏少，是研究重點。超級電容器與鋰電池、燃料電池結合技術，是電動車應用的新關注點。超級電容客車、超級電容公交車、超級電容軌道交通車等技術突破，是持續(xù)關注熱點。