超級電容器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析綜述1.1國外發(fā)展現(xiàn)狀國外對于超級電容器的研究起步時間比較早，所以說他們的技術(shù)研發(fā)也相對比較先。在很多國家中，這一項目甚至被列為國家的重點研究項目且提出了與之相應(yīng)的長期發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)，在這一行業(yè)領(lǐng)域中，憑借著多年積累下的技術(shù)和經(jīng)驗，包括俄羅斯、美國、韓國等在內(nèi)的一些國家的公司已經(jīng)處于了一個較為領(lǐng)先的地位，幾乎是占據(jù)了整個市場。從某種意義上來講，中國超級電容器在世界市場相當(dāng)于“完全競爭企業(yè)”。這些處于領(lǐng)先地位的國家在各個方面都不同程度的有著相應(yīng)的優(yōu)勢。俄羅斯ECOND公司的相關(guān)研究開展超過三十年，在其本國稱得上是技術(shù)的頂流，他們的產(chǎn)品主要是大功率超級電容器，該產(chǎn)品在新能源汽車的應(yīng)用上具有很大的功能優(yōu)勢，在價格競爭力也很強。俄羅斯的另一個公司Esma主打水基混合型超級電容器，但是生產(chǎn)能力低下。UC系列是美國的Maxwell公司產(chǎn)品，雖然價格相對來說比較高，但是由于其產(chǎn)品具有較好的一致性，在使用的過程中可以很容易的實現(xiàn)串并聯(lián)，除此之外，該公司的產(chǎn)品在內(nèi)阻和體積上的優(yōu)勢也很明顯。NCC、NEC等日本多家公司，它們均有系列超級電容產(chǎn)品，其優(yōu)點是規(guī)格齊全，因此市場占有率很高。Ness和LS這兩家韓國公司在產(chǎn)品開發(fā)的過程中則是將主要的注意力集中在高比功率和高比能量方面。在相應(yīng)的領(lǐng)域研究中，許多工作都開發(fā)在各種電解液中的電極材料。1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀相較于美國、俄羅斯等一些國家在這一領(lǐng)域漫長的研究歷史，我國的相關(guān)研究的起步較晚。當(dāng)前，國家對這一領(lǐng)域的應(yīng)用前景很看好，在國家政策的號召下，國內(nèi)企業(yè)對于涉足這一領(lǐng)域研究發(fā)展也很積極，其中一些企業(yè)已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和技術(shù)實力。在國家政策方面，從十二五時期，十三五時期就已經(jīng)把新能源汽車的研發(fā)列為重要項目，并出臺了許多政策。目前，在國內(nèi)，涉足這一領(lǐng)域研發(fā)的企業(yè)已經(jīng)超過了五十家，其中一些廠家的水平已經(jīng)可以實現(xiàn)實用化和批量生產(chǎn)，其中包括錦州錦容、上海奧威、天津力神等廠家。這些廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了國際市場統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)水平，產(chǎn)品很多已經(jīng)應(yīng)用于新能源汽車。通過與美國maxwell公司的合作，天津力神的產(chǎn)品與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比較，其性能上的優(yōu)勢非常明；上海奧威的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了實際的應(yīng)用，當(dāng)?shù)氐?1路公共汽車就是其新能源汽車實際應(yīng)用的示范案例，他是以此為主要研發(fā)目標(biāo)；而北京集星主要是以高電壓和高電容作為目標(biāo)特色，集中趨勢發(fā)展該類產(chǎn)品的以卷繞行活性炭纖維布作為電極的超級電容器。1.3超級電容器構(gòu)成1.3.1電極材料技術(shù)分析碳材料作為常用的電極材料，它的技術(shù)成熟，價格有優(yōu)勢，得到了很好的商業(yè)化。在眾多種類的碳材料當(dāng)中，石墨烯的優(yōu)勢很明顯，首先石墨烯有非常大的比表面積，而且不需要如此依賴孔的分布，它的表面和層片結(jié)構(gòu)十分利于加快離子的脫附吸附速率，并且他有非常不錯的導(dǎo)電性。綜上所述，這些優(yōu)勢讓它能廣泛的應(yīng)用于超級電容器的電極材料當(dāng)中。除了石墨烯，制作電極的常見材料還有具備較高比熱容的過渡金屬氧化物，這一特性是選用此類材料的主要原因。舉個例子，比如二氧化錳，它價格低廉且沒有毒，在電解液和電極界面快速發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)，因此其應(yīng)用很受關(guān)注?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展讓人們對于超級電容器性能的要求日益提高，盡管碳材料和過渡金屬氧化物都有特點和優(yōu)點，但是單一電極材料總是存在著難以克服的缺陷。比如他材料的能量密度很低、比如過渡金屬氧化物的導(dǎo)電性能和比表面積有限，電化學(xué)性難以發(fā)揮。因此，針對這一問題，一個有效的解決方式就是復(fù)合材料。通過這一方式實現(xiàn)不同機體的協(xié)同作用，減小顆粒尺寸出現(xiàn)孔狀。1.3.2電解液分類超級電容器電解液進(jìn)行分類時一般分為以下幾種，分別是水系、離子、固體及凝膠以及有機電解液。水系電解液又被稱之為酸性電解液（H2SO4水溶液體系），堿性電解液（KOH水溶液體系），中性電解液（KCL水溶液體系）。缺點：分解電壓低、低溫性能差、電化學(xué)窗口窄。優(yōu)點：低內(nèi)阻和高電導(dǎo)率。離子液體電解液是完全由離子組成的，因為陰陽離子和空間阻礙使其具有較低的離子靜電勢。優(yōu)點：較高的電導(dǎo)率和電化學(xué)窗口寬，且具有不揮發(fā)、不爆炸、無蒸氣壓的特點，缺點：粘度過高，且材料成本較高。對于固體或凝膠電解液，固體電解質(zhì)或凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物、電解質(zhì)鹽、低分子有機溶劑組成。缺點：電導(dǎo)率和溶解度較低，電極電解質(zhì)間接觸差。優(yōu)點：表現(xiàn)在較高的工作電壓和比能量。有機電解液在超級電容器中主要有強離解能力的有機溶劑，產(chǎn)生高電導(dǎo)率的電解質(zhì)及少量改善電容器性能的添加劑組成。有機溶劑碳酸有丙烯酯（PC）乙腈（AN）等，電解質(zhì)是四氟硼酸四乙基氨、雙草酸硼酸鋰等；添加劑有導(dǎo)電添加劑阻燃劑過充保護(hù)劑等。優(yōu)點：工作電壓較高，工作溫度范圍寬；缺點：電導(dǎo)率較低，溶劑易揮發(fā)。圖1.1超級電容器構(gòu)成1.4超級電容器在各產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用誕生至今，超級電容器的發(fā)展已經(jīng)有了三十余年的歷史。而他在許多。機械設(shè)備上都有廣泛，應(yīng)用比如軍事領(lǐng)域，航天航空，電動汽車，太陽能風(fēng)能發(fā)電，電子產(chǎn)品，智能儀器。其中電腦內(nèi)存系統(tǒng)等設(shè)備中就大量的應(yīng)用到了微型的超級電容器。就目前的發(fā)展來看，風(fēng)力發(fā)電工作還是脫離不了對液壓系統(tǒng)或者是傳統(tǒng)電池的依賴，但是長期的工作負(fù)荷，偶爾還會出現(xiàn)工作強度過高的情況，電池需要定期更換，無論是這一過程涉及的人工等費用還是更換電池