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超级电容引爆新一轮电池行业变革

2020-11-29   点击量:27

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克日前表示,特斯拉电池日和2020年的特斯拉股东大会或将合并举办,暂定九月十五日举办特斯拉年度股东大会和电池日活动。


马斯克此前曾宣称这一次的“电池日”活动将成为“特斯拉史上最激动人心的日子之一”。


业界预测特斯拉届时将公布该公司在电池技术方面取得的重大进展。早在二月份,路透社就报道,特斯拉正在与宁德时代商讨在我国厂使用无钴电池的事宜。


机构分析称,特斯拉即将在电池日上宣布“无钴”电池,大概率为收购Maxwell生产的采用新型高镍正极+预锂化负极+干电池技术+超级电容的新型锂离子电池以及采用CTp技术的超级磷酸铁锂离子电池两款产品。


超级电容器+电池系统有望提升快充性能,预计未来有望逐步渗透成为趋势。


2019年二月五日特斯拉溢价55%收购超级电容器生产商Maxwell,该公司重要业务是超级电容器,同时在干电极方面也有较长时间的研究经历。


超级电容电极极片的制造工艺分为干电极与湿电极两种技术。所有Maxwell超级电容器均采用干电极专利技术制造,具备在高冲击高振动环境中寿命长、耐受力好的优点。目前,Maxwell与干电极相关的专利数量共计73项,密集申请的时间段重要集中在2004-2005年、2014-2019年。业内认为,特斯拉重要看中Maxwell独有干电极工艺,并借鉴切换到电池极片生产工艺,为后面的固态电池做技术储备。目前超级电容技术对特斯拉电池可起到两方面辅助用途:一方面可以应用并联超级电容来延长电池寿命,另一方面可以应用于Semi等大车型,在启停状态造成的极端充放电电压,通过超级电容来实现,在加速时可起到功率平衡用途。


超级电容又称为双电层电容器,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,重要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。与传统电容器和电池相比均具有明显优势:充电速度快,10秒~10分钟即可充至其额定容量的95%以上;功率密度高,功率密度达102~104W/kg,是锂离子电池的10倍左右;循环寿命长,循环使用次数达10~50万次。但与主流锂离子电池相比仍面对体积大、能量密度低(放电过快)的劣势。目前商用的超级电容能量密度仅8~10Wh/kg,约为锂离子电池的5%左右,曾经应用于国内混合动力客车的制动能量回收和供应峰值功率,但难以满足乘用车对高能量密度高续航里程的需求。与锂离子电池相比,超级电容器供应了一种简单而高度可靠的解决方法来缓冲可用功率和所需功率之间的短时间失配,在充放电时间及寿命上具明显优势。超级电容搭配锂离子电池的复合组合系统,可以撷取双方的优点,以超级电容大功率密度的优势为瞬间弹性调整出力,或是瞬间吸收能量例如刹车回电,另外以锂离子电池大能量密度的特点为重要供应动力来源,供应续航力。


超级电容领域海外公司领先地位明显,占据着全球大部分市场,重要的生产公司有:美国Maxwell、Ioxus,日本pANASONIC,韩国LSMtron以及俄罗斯ECOND等。国内超级电容产业起步于80年代,目前已逐渐实现电极材料及电解液的国产化配套,国内超级电容系统生产商重要有:超级电容器相关厂商:江海股份、集星科技(宁波中车新能源)、奥威科技(新筑股份)、铜峰电子、力容新能源、巨容新能源、百纳电气、凯美能源、今朝时代等。电极材料相关厂商:南京先丰、上海卡吉特、青岛硕丰等。电解液相关厂商:新宙邦、江苏国泰、山东海容、苏州佛赛等。隔膜纸相关厂商:深圳惠程、中科来方、金力新能源等。


根据我国科学院电工研究所数据,预计全球超级电容市场2025年可以达到千亿美元的市场规模。


国内有望在2025年达到400亿的规模,有轨电车、城市公交、AGV、风能、光伏发电领域都有比较快的上升。


从长远来看,由于我国在环保和新能源方面的政策促进,近几年我国新能源汽车稳步上升。


超级电容器免维护、环境友好、更换成本较低,这些特点使得其在新能源汽车,能源管理系统和电子器件能源系统中具有广阔的市场空间。


钜大特种电池工程研究院

钜大特种电池工程研究院

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