锂离子电容器的应用与市场走势

　　锂离子电容器（LIC）可以说是锂离子充电电池（LIB）和双电层电容器（EDLC）的混合电容器，正极采用活性炭，负极采用石墨等材料。它比锂离子充电电池稳定，又超越了双电层电容器的电气性能，热致击穿及老化少，自放电也很少。

　　锂离子电容器的特点是，有与双电层电容器EDLC相同的充电速度，而能量密度却高于 EDLC。通常，EDLC的能量密度只有数Wh/kg，而新产品锂离子电容器在蓄电容量相同的情况下，尺寸可减小至几分之一。充电和放电的周期特性更佳，反复充电放电数万次，容量只减少百分之几。即使暂时短路也不会着火或爆炸，安全性很高。可以说，锂离子电容器的性能全面超过了双电层电容器。

　　锂离子电容器逐步走向实用化

　　电容器在短短数十年间,需求量激增了至少500倍以上，对于由双电层电容器改良后的锂离子电容器，由于能量密度高，安全性优，小型而美观，因而被认为是新一代绿色电子蓄电组件。

　　在绿色能源急需升级换代的新经济时代，人们有幸找到了这种可以取代双电层电容器的大容量锂离子电容器，并对其性能和应用前景充满信心。

　　1、风力发电

　　电容器模块被设置于风车和逆变器之间，当风力逐渐变大时，它能吸收发电量，起到缓冲存储器的作用；当发电突然停止时，则可以利用电容器中储存的电力，平稳地向逆变器供电。即，微风时设备的发电量较小，可利用电容器供电；相反，强风时设备的发电量会超过逆变器的规定容量1KW，这时可利用电容器蓄电，不致造成浪费。

　　2、路灯电池

　　L-Kougen公司开发出结合了LED照明灯、太阳电池板和锂离子电容器的路灯，用约0.6W的平均功率驱动两个1W的LED灯。在周围没有其它照明设备的黑暗场所，1个充满电的单元可维持一整夜的照明。如果采用镍氢电池，就需要设计很复杂的控制模块。

　　3、发电和工业设备

　　锂离子电容器厂商计划在不间断电源系统UPS、建设工程电梯等应用中将锂离子电容器用作峰值电流辅助设备和再生电源的蓄电器。使用电容器辅助峰值电流，可以通过主电源的小容量化实现整体系统的小型化，从而使锂离子电容器在工程机械和工业机器人中用作辅助电源。另外，锂离子电容器还可考虑用作汽车及电子控制设备的备用电源。

　　新产品不断推出

　　随着锂离子电容器制造技术的不断改进，具有新功能和新特性的锂离子电容器不断涌现。

　　1、快速充电锂离子电容器

　　日本太阳诱电公司开发的新型锂离子电容器，只需30秒钟就能完成充电。锂离子电容器电量虽然比不上充电电池，但它能充满电的优点在很多领域具有较大的应用潜力。目前，锂离子电容器主要用作各种小型玩具和计测仪器的电源，也可以作为蓄电源与太阳能电池或发电机配合使用。

　　2、耐高温锂离子电容器

　　日本FDK公司的锂离子电容器EneCapTen，是事先掺杂了锂离子的锂离子电容器，采用了层叠型单元构造。与圆筒型锂离子电容器不同，这种锂离子电容器正极采用了活性炭，负极采用了碳。最大电压为3.8V，静电容量为2000F，单位重量的能量密度为14Wh/kg左右，其特点是高温负荷特性出色、自放电少。

　　3、复合锂离子电容器

　　日本东京农工大学研究生院采用单层碳纳米管与钛酸锂（Li4Ti5O12，LTO）复合材料作为负极，开发出了容量特性及高倍率下放电特性更高的锂离子电容器。电极面积上的单位体积能量密度为45Wh/L，输出功率密度为17000W/L，与以往采用活性炭的双电层电容器相比，分别可提高到约4.5倍和约3.8倍。

　　4、 新型混合型水系锂离子电容器

　　复旦大学发明了一种新型的水系“摇椅式”混合电容器 LiMn2O4/AC 体系。负极采用活性炭、正极采用尖晶石型锰酸锂（现在动力锂离子电池用正极材料）和LiMn2O4水溶液电解质。电容器 AC/LiMn2O4最大耐压为1.8 V，平均工作电压为 1.3 V。具有高比能量、大功率、长寿命、低成本和高安全性的特点。从性能、成本和环境影响的综合性来分析，新型混合形水系锂离子电容器的综合性能超过现有任何一种电容器，包括AC/NiOH2体系。

　　5、小型化锂离子电容器

　　在电容器和锂离子充电电池市场上占优势的日本企业，在锂离子电容器的开发方面也领先业界。日本ACT公司推出能量密度高于40Wh/L的Premlis产品，已用作不间断电源系统和发电设备中的辅助蓄电装置。日本NEC东金公司发布了静电容量达1000F的试制品。日本FDK公司则致力于开发可消除单元偏差的模块控制电路，以延长使用寿命。日立化成公司开发出静电容量达900F、直径为40mm的大型圆筒型单元，适合汽车及工业应用。昭荣电子公司则在开发面向小型设备及家电应用的小型圆筒型产品。

　　市场前景

　　虽然锂离子电容器凭借其小型化优势而在附加值上有一定吸引力，但是略显过高的价格却是阻碍其应用普及的主要障碍，在整体市场容量有限时，有必要降低价格。另一方面，其竞争产品——双电层电容器的价格正在不断下降。要想达到与双电层电容器相当的价格水平，还需要一段时间。不过，各厂商均认为，只要正式进入量产，其价格即可与双电层电容器持平。

　　在量产中，为了确保电池品质的稳定，材料十分重要。在这一方面，双电层电容器厂商也已进行了颇为艰苦的工作，锂离子电容器也非一朝一夕就能赶上。看来，两者之间暂时还会存在差距。

　　国内外权威部门预计，LiC市场化的出现可能在2012～2013年。

　　LiC市场方面，日本国内有8家厂商计划参与，预计今后量产体制将进一步完善。LiC厂商瞄准的是面向汽车减速熄火（Idling Stop）的需求。欧洲汽车厂商也在积极采取措施，预计需求可在2012～2013年度明显表现出来。不过，矢野经济分析认为，无论是LiC还是原来的双电层电容器，其用途特性及定价今后都将接受考验。另一方面，汽车厂商在再生能源存储和瞬间性电力供应用途方面，一直对大容量电容器寄予厚望。

　　此外，专家还预测，大容量电容器将大量用作汽车中伴随电子化而产生的辅助及备用电源，以及太阳能发电等自然能源发电中的发电量均衡化设备。瞬间电压下降补偿装置、UPS以及铁路再生能源的储存等用途也值得期待，也可用作各种应急电源以及小型便携设备用电源。

　　由于LIC的再利用特性良好，因此减少了更换和维修的麻烦，有望应用于室外用再生性能源蓄电系统。目前LED照明设备厂商正在开发由1单元 Premlis、太阳能电池面板和LED组成的照明灯具，并且在日本宫崎县安装了试制品。日本九州地区的部分地方也在探讨采用这种照明灯具的可行性。这种照明设备2008年在试制生产线上生产，2009年度构筑了量产体制，通过建立每月2万个产品的供应体制，于2010年正式量产。

　　发展趋势

　　锂离子电容器作为本世纪初问世的一种新型高端电源元件，虽然推出时间不长，但发展势头迅猛，应用领域正在拓展，市场需求不断增长。其发展趋势主要表现在以下几个方面：

　　1、锂离子电容器是双电层电容器的衍生品，性能更加优越，未来时期内将直接形成对超级电容器的竞争与替代，前景无限光明。

　　2、锂离子电容器的研发主要集中在日本，并形成了几家有实力进行产业化的厂商，应用市场将首先在国外启动。

　　3、中国的锂离子电容器整体研发比较滞后，参与研发单位少，成果用于产业化的路途遥远。而正是由于研发单位少，关注度低，抢先起步者才更有机会。如果国内企业能将现有国内外成熟技术成果引进并进行产业化，将取得先发优势。

　　4、双电层电容器目前在国内是作为新型储能装置出现的，锂离子电容器要想在短期内将其替换不太现实。

　　5、锂离子电容器应用领域广泛，特别是在新兴能源领域，如风力发电、太阳能路灯、电动汽车等方面，由于锂离子电容器本身的环保特征，与这些产业的配套结合，将形成我国绿色能源的有效整体。

　　6、根据超级电容器的发展进程，预计锂离子电容器在国际市场的产业化启动在2011年，国内市场启动要滞后3-5年。

来源；中国机电网

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