一、超级电容的类型
超级电容按正、负电极的储能机制主要划分为 3 类。第一类是双电层电容器,正、负电极都以双电层为主要储能机制。其工作原理基于多孔炭电极 / 电解液界面的双电层电容,在电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量。这种电容器的工作电压可达 2.5 伏特以上,兼具高能量密度和功率密度,循环寿命长,是目前的主流类型,广泛应用于混合电动汽车、不间断电源、通讯、航空航天等领域 。
第二类是电化学准电容器,正、负电极都以准电容为主要机制。它是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,通过电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容 。
第三类是混合型电化学电容器,两电极分别以双电层和准电容为主要机制。这种类型结合了前两者的特点,以满足不同应用场景下对超级电容性能的特殊要求。
二、干湿法的区别
超级电容器的核心元件是电极,电极的制造工艺分为干电极与湿电极两种技术。干电极技术是仅通过干混活性炭粉和黏合剂加工成电极。而湿电极技术在制作电极的过程中,除了活性炭粉和黏合剂还需加入液态的溶剂 。
和干电极技术相比,湿电极技术工序更多,而且有额外的生产成本。另外,烘干处理很难将溶剂彻底去除。在超级电容器工作过程中,溶剂杂质会发生反应产生额外物质,影响电极和电解质的性能。而反应产生的气体更会加速超级电容器的老化。因此,采用湿电极技术的超级电容器相对寿命较短,可靠性低,稳定性差 。
三、行业应用
电子元器件市场:超级电容器作为电子元器件,在消费电子、智能仪表、白色小家电以及智能微电网仪表等领域都有应用。比如在智能仪表中,超级电容可以作为备用电源,在主电源断电时,保证仪表内数据不丢失,维持短时间的运行 。
风电、光伏市场:在双碳时代,风电和光伏市场规模剧增。超级电容器主要应用于光伏面板转向和风力变桨。由于这些场景往往面临振动工况,对设备的高信赖性要求极高,而且维护成本高,需要做到免维护,超级电容的长寿命、高可靠性等特性正好满足了这些需求 。
电能质量治理市场:在电压暂降、瞬时断电等电能质量问题频发的背景下,超级电容发挥着重要作用。像在半导体制造、新能源电站、医疗设施等场景,对电能质量要求苛刻,超级电容技术可有效改善电能质量,保障设备稳定运行 。
BBU 领域市场:超级电容在 BBU 领域能发挥快速响应能力,弥补了 BBU 在毫秒级电力保障上的不足,同时优化了数据中心的能效和空间利用率 。
四、清研电子的干法超级电容
清研电子在干法超级电容领域有一定的技术成果。其干法电极具有更高的压实密度,能使容量提升 20%。采用的无溶剂 PIFs 技术,能大大减少电容器使用过程的负反应,使其寿命增加 40% 。清研电子提供多种高性能超级电容器单体产品,适配不同场景需求。通过模组化设计,将超级电容器单体组成更高能量、更高功率的超级电容系统,满足复杂场景需求。在多个市场领域,如电子元器件市场、风电光伏市场、电能质量治理市场等,清研电子的超级电容技术都得到了应用,持续推动着相关领域的技术革新 。