电容器市场中的新亮点：EDLC市场、技术与机遇

网时间:2006年01月01日
自1993年以来，我对全球超级电容器市场的方方面面进行了多次研究，以确定这些法拉级容量的大容量电容能够担负起创造市场需求的艰巨任务。在过去12年多里，为了研究超级电容器市场，我与一些全球知名电容厂商打过交道，它们包括Panasonic Electronic Devices、Maxwell Technologies、Asahi/Elna Capacitor、ESMA和Tokin Corporation。
和这些电容器领域中的先行者一样，我最初也为这种产品的定位犯过错误，即总是把这些产品作为电容器看待，没有意识到它作为电池来应用具有更大意义。开始的时候，我仅仅把该市场看作是52亿美元的电化学电容器市场的扩展，事实证明我的这种看法是错误的。进入该市场的许多EDLC制造商已经开始调整它们的设计，面向欧洲正在开发的14/42V电源系统中的助力系统，或者面向电动汽车再生制动中的能量捕获。







EDLC电容器应用市场潜力巨大。2004和2005年该市场在工业应用领域也增长迅速，重点在于变速驱动器的迅速启动。因此，EDLC电容器市场在工业电子领域与聚丙烯薄膜电容器并行增长，而不是与后者竞争。在过去的一年里超级电容器市场继续分化为四个明确的终端应用领域：消费电子、计算机应用、工业电子和汽车电子。
消费电子
10多年来，消费电子一直是EDLC电容器的传统主流应用领域。三家大型日本厂商：Panasonic、Tokin和Elna多年来一直在销售EDLC钮扣电池，主要充当二次电池的替代品，在VCR中用于对CMOS时钟功能提供简单的保护，以及用于便携CD播放机中的应用以防止发生跳针现象。这个市场领域一直因价格不断下跌而倍受困扰。2003-2005年的价格下滑幅度相当大，达到50%。
但是，这个领域中的销量继续增长，而价格下跌却使这个市场的销售额保持在8,000万美元左右。有新的厂商加入这个市场，也是导致价格下跌的因素之一，这些厂商包括大型铝电解电容器制造商Nippon Chemi-Con、Nichicon、Luxon、NESS和KorChip，每家厂商都为消费电子市场推出了EDLC电容器产品。
在该领域，汽车音频配件市场是一个利润率极高的应用。这些超级电容器的零售价格可能高达400美元，其电容值和额定电压并没有什么特别之处，但它们的封装设计很讲究，以取悦汽车音响鉴赏家。因此这类产品取得了成功，从而获利丰厚，EDLC电容器逐渐取代了曾经主导这个应用领域的铝电解电容器。我预期将来会有更多的EDLC钮扣电池应用，在CMOS时钟功能需要保护的任何应用之中，以及需要削减峰值功率以保护电池的所有领域。
计算机应用
在计算机市场，我们也看到了相当大量的活动，三家厂商在先进EDLC元件市场进行竞争：Cap-XX，AVX和NESS。这些先进EDLC元件采用具有活性碳绝缘体的聚合物电解质，具有非常低的等效串联阻抗。半导体芯片组厂商利用这些器件，使笔记本电脑和台式电脑从睡眠模式迅速加电。这些具有低ESR的先进EDLC电容器的价格，约是普通电化学钮扣电池价格的六倍，2005年总体市场估计为2,000万美元。如果它能随着英特尔在2007/2008年推出P5处理器而获得design win，该领域将具有显著成长的潜力。
工业电子
工业电子是一个范围较广的领域，包括三个规模达数十亿美元的业务：工业自动化设备和电源，电气铁路运输，电力输送和分配市场。这三个业务领域目前都使用大量的聚丙烯电容器，但在2004和2005年也是EDLC模块(EDLC模块通过把多个元件并列封装在一起以获得操作系统所需要的电压)迅速增长的领域。在这个市场，我们认为EDLC模块不仅在EDLC中，而且在所有的工业电化学电容器领域具有最大的增长率。
估计2005年全球EDLC超级电容器模块市场约为6000万美元，其中大多数来自工业自动化市场，重点在于变速驱动器领域的迅速启动，以及用于代替电气铁路系统中的机械驱动器。该市场领域自2003年以来增长了大约四倍，似乎处于健康的增长曲线。该领域中的主要供应商包括Maxwell Technologies、EPCOS和NESS。
汽车电子
把超级电容器用于动力辅助或者补偿刹车能量，多年来一直是各大学和汽车联盟研究的主题。由于与电池之间在价格方面的竞争十分激烈，该市场从未达到预期的规模。但是，在大型卡车和公共汽车(西门子，日产和Alison Truck)方面，很早就采用了利用EDLC电容单元制成的昂贵的电容器组。
在依赖汽油或柴油的运输领域，原油价格上涨导致燃油价格大涨，而通过在上坡时应用超级电容器模块作为辅助动力，可以实现燃油的成本节省。除此之外，我们注意到在日本，日产汽车和本田汽车都已把超级电容器整合到电动汽车设计之中，以捕获再生制动能量。日产汽车实际上自己生产超级电容器(据日产透露)，而本田汽车则使用Elna公司的电容器。据Paumanok估计，包括EPCOS、Maxwell和Elna的销售额在内，汽车市场中的超级电容器销售额将达到2000万美元。
概要与结论
2003年全球超级电容器市场约为1.3亿美元，2005年估计会达到1.9亿美元。增长最快的应用领域一直是工业电子，主要用快速启动，该领域应该会继续保持强劲增长，用于先进数字电子领域的低ESR版本也将如此。我还预测，小型超级电容器封装的持续发展，最终将包括使用低ESR电解质和模塑片状封装的标准活性碳电容器。
作者：卓德思










产品知识：超大容量电容器

超大容量电容器又称双电层电容器(Electrical double-layer capacitors，EDLC)，是近年来开始被广泛关注的新型电子元器件。这种电容器不同于传统的电解电容器，它只有一个固体电极板，通过利用液体电解液与固体电极相界面上形成的双电层来存储电荷。也就是说，电解液本身充当了另一个电极。由于液体与固体的接触界面上形成的双电层间距极其微小，所以它的等效电容量可以比普通双电极电解电容器大的多，可以是法拉级的静电容量，大大高于普通电解电容器的微法(uF)级。如此巨大的电容量，甚至可以将这种电容器作为存储电能的“电池”使用，相对于普通的使用电化学原理构成的电池来说，这种电池的充电和放电过程，完全没有涉及化学的物质变化，因此也被称为“物理电池”，其最大的优点是使用寿命长，理论上可以经受无限多次的充放电循环使用，而且充电速度和能量转化效率也是普通化学电池无法相比的。