超级电容器行业需求井喷

超级电容器是一种新型储能装置,性能介于传统电容器、蓄电池之间。超级电容器的电容量达到法拉级别,是传统电容器的数百甚至上百万倍。大电容量的优势使得超级电容器可以用于各类储能装置,对标蓄电池。同时,超级电容器继承了传统电容器高功率密度、充放电时间短、宽温度范围、寿命长等优点,在这些维度的表现均远超蓄电池。但由于能量密度较低,超级电容器的体积、重量大于相同容量的蓄电池,因此,目前无法实现对蓄电池的替代。实践中,企业、研究机构多采用超级电容+蓄电池”的方案,以综合发挥二者的优势,或围绕超级电容来设计能量回收系统。

数据来源:中商产业研究院、深圳时代动力科技、东方证券研究

超级电容器主要应用场景为新能源、交通、

工业等领域

因具备辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等用途,超级电容器在工业设备、汽车、轨道交通、消费电子等不同场景具有非常广阔的发展前景。新能源(41.3%)、交通运输(31.4%),工业(20.4%)三大领域共占到超级电容需求的93%。随着政策对新能源、轨道交通领域的大力支持,国内超级电容器领域的研究和产业化水平逐年提高,超级电容器行业与下游应用行业的发展将形成相辅相成之势。

数据来源:智研咨询、东方证券研究所

锂超容具备更高能量密度,有望成为未来趋势

按照机理不同,超级电容器可以分为双电层电容器(EDLC)、法拉第赝电容器和混合型超级电容器三大种类。目前市场中的超级电容器以EDLC为主,占据94%的市场份额。LIC/混合型超级电容器起步较晚,产业化进程仍在推进,市场渗透率较低,目前市场份额仅有6%。法拉第赝电容器成本最高,仍处于实验室研发阶段。

➢EDLC利用界面双电层原理,正负极相同,在物理作用下进行充放电。充电时电解液中的阴阳离子分别聚集在两个电极表面,使得两个电极分别带正负电荷,形成电势差,实现能量存储;放电时,阴阳离子离开电极表面,返回电解液,在外电路形成放电电流。整个储能过程不发生化学反应,完全可逆。电极以碳材料为主,具有电导率高、比表面积大、稳定性好等特点。

➢法拉第赝电容器以金属氧化物或导电聚合物作为电极,充电时电解液中的离子在外加电场作用下扩散到电极表面,通过电化学反应,进入到电极表面氧化物的体相中,使得大量电荷储存在电极中,两电极之间出现电势差;发电时发生充电过程的逆反应,使得离子回到电解液中,所存储的电荷通过外电路释放出来。

➢混合型超级电容器是超容研究的热点。其正负极储能机理不同,一极采用传统的电池电极,通过电化学反应来储存和转化能量;另一极通过双电层来储存能量,具有EDLC和电池的双重特征。锂离子超级电容器(LIC)是混合型超级电容器的典型代表。

超级电容市场仍然处在发展初期,行业机会巨大。

美国Maxwell是超级电容器领域龙头,在高性价比超级电容器储能和输电解决方案的开发和制造领域居全球领先地位,但营收体量仍然较小,2018年Maxwell的营收仅为6.2亿元,2019年被特斯拉收购。中国超级电容市场集中度较高,前五大市场参与者合计市场规模占比达

73.8%,其中美国公司Maxwell由于在风电变桨领域的垄断性地位,成为市场占比最大的公司,为27.0%;宁波中车(20.9%)与奥威科技(10.6%)位列中国超级电容器市场的第二名和第三名,江海位列第四,拥有9.0%的市场份额。虽然中国超级电容市场集中度较高,但是各个公司营收体量仍然较小,新兴需求领域不断涌现,行业格局未定。尤其是掌握了混合超级电容技术的厂商,有望迎来份额提升的机遇。江海提前布局LIC,技术壁垒相对更高,已经初步具备先发优势,公司锂超级电容技术性能已经达到国际领先水平,与苏州金龙合作生产的锂离子超级电容大巴已于2021年5月下线测试(后续会详细介绍),江海超级电容业务前景十分广阔。

中国超级电容器市场主要参与者市场份额

数据来源:世经未来、东方证券研究所

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