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超级电容器行业在国内还处于刚刚起步的阶段。在超级电容器关键电极材料电容炭方面，我国仍然长期依赖进口。特斯拉的大动作，也让国内一批率先布局该领域的企业浮出水面。2016年，山西美锦能源股份有限公司（以下简称：美锦能源000723.SZ）就提前布局了这一领域，解决超级电容材料“卡脖子”问题，与中科院山西煤化所携手开始了技术开发。
《中国经营报》记者了解到，经过三年多的技术攻关，美锦能源年产10吨的电容炭中试线已于2019年上半年建成投产，其产品性能已经达到先进水平。目前，美锦能源正在推动年产1000吨电容炭产品生产线项目落地。
超级电容器强势崛起
2月24日，特斯拉研发超级电容技术的猜想迅速引爆资本市场。当日，包括新筑股份、泰尔股份 （002347.SZ）、思 源 电 气（002028.SZ）等多只超级电容相关股票纷纷涨停。
记者了解到，超级电容与电池技术不同，相比传统的锂电池，它的功率更强，充放电速度更快。
事实上，超级电容并非新鲜事物，早在2000年就已问世。目前，在风电、智能电网、轨道交通以及军工领域，超级电容已经得到了很好的应用。
“一般来说大家对锂离子电池比较熟悉，电动汽车、手机、笔记本、平板等大多使用的是锂离子电池，对超级电容器相对比较陌生，其实超级电容器的性能和锂离子电池是非常互补的。”中科院山西煤化所研究员、炭材料实验室副主任、课题组组长陈成猛说道。
记者了解到，锂离子电池是把电能转化为化学能，使用时，再由化学能转化为电能。因此锂离子电池的特点是高能量密度、长续航，而它的短板是充电速度较慢，循环寿命较短，经过一段时间的使用，性能衰减较快，且在低温下性能变差，导致充电速度变慢和容量下降。
“和锂电池相比，超级电容器是一个短跑冠军。”陈成猛介绍，“超级电容器是将电能以电荷的形式通过双电层储存在器件里面，并不像锂离子电池一样涉及到能量的转化。这决定了超级电容器的可逆性比较好，而且响应非常快。超级电容器虽然能量不高，单位体积储存的容量低于锂离子电池，但是可以以非常快的速度，在一分钟以内实现快速充电。并且具备超长的循环寿命。”
正因为超级电容与锂电池在技术方面的互补性，让锂电池汽车企业看到了二者配合使用的市场前景。2019年2月，特斯拉收购美国Maxwell，开始进行在电动汽车领域把锂离子电池和超级电容器组合起来的尝试。目前，Max-well生产的超级电容器已经应用于汽车启停技术，目前已经在全球装载几百万辆汽车。
“目前在电动汽车领域，并没有真正地把超级电容器用在刀刃上，这一次特斯拉如能将超级电容器应用在电动汽车领域，将产生示范效应，这种应用将有望迎来爆发式增长。”美锦能源董事、副总经理兼董事会秘书朱庆华说道。
记者了解到，超级电容器具有高功率密度、低温性能好、快速充电、寿命长的特点，可以让超级电容器在混合动力车上和锂离子电池配合，同时可以和燃油车上的发动机进行混合，做成油电混合动力。在启动、加速和爬坡时，提供瞬时峰值功率，从而延长电池寿命；在汽车刹车时，回收能量，提高能量利用率；利用温度使用范围宽的优势，改善低温启动性能。在电动悬架和电动助力转向方面，也有很好的应用前景。
解决关键材料“卡脖子”难题
记者了解到，电容炭是超级电容的关键核心材料，我国长期依赖进口来满足市场应用。
“这种炭对各项技术指标都有非常严苛的要求，包括超高纯度、大比表面积、多孔结构、高电导率和高压实密度等。这种材料目前尚未国产化，90%以上依赖进口。”陈成猛说道。
2016年底，美锦能源瞄准了这一行业“卡脖子”问题，与中科院山西煤化所达成合作，利用中科院煤化所的核心技术团队，启动超级电容器核心电极材料-电容炭的国产化技术攻关。
美锦发源于1981年，2004年“借壳上市”后，姚锦龙作为董事长掌舵至今。目前，美锦能源已形成贯穿“煤-焦-气-化”的完整产业链。
“在坚持做大做强煤焦产业链的同时，我们一直也在思考探索如何转型创新发展。经过长期的思索、考察、论证之后，目前是形成了两大突破口，一个是氢能源产业，一个是高科技新材料和新装备。”美锦能源董事长姚锦龙说道，此次推出的电容炭产品属于高科技新材料范畴，新装备方面的尝试主要是以采矿机器人为代表的矿山智能装备。“2016年，我们看到了超级电容市场迅猛的发展势头，而中国在这方面却长期受到原材料的限制，长期依赖进口，我们就决定与中科院山西煤化所联合研发，提前布局电容炭产品。”
谈及中科院山西煤化所与美锦能源联合研发电容炭产品，陈成猛说道：“电容炭的技术门槛较高，技术难度非常大。当时我们和美锦能源看准了超级电容器未来的发展潜力，聚焦超级电容器关键材料卡脖子问题，共同承担这个产学研攻关项目。当时，美锦能源投资2300万元，煤化所提供团队和技术，山西省科技厅也给予了专项支持，我们共同推动电容炭制备技术从实验室走向中试及产业化。”
事实上，任何关键技术的研发都是艰难的。
“这个技术国外对中国是严格封锁的，没有可供参考借鉴的工程化案例。”中科院山西煤化所超级电容器技术部工程师王振兵说道。
最终，经过三年的研发以及多方合作努力攻关，美锦能源自主开发了相关工艺和装备。目前，年产10吨的电容炭中试线已于2019年上半年建成投产。
2019年下半年，电容炭中试产品先后在宁波中车新能源、上海奥威和锦州凯美等用户完成评测。“根据客户反馈，我们研发的电容炭产品的综合性能与占据国际市场主流的日本可乐丽公司YP-50F产品相当，个别指标已超越YP-50F，达到国际先进水平，具备大规模替代进口的潜力。”姚锦龙介绍，项目顺利实施后，将解决困扰中国超级电容器行业多年“卡脖子”的难题，推动关键核心材料实现进口替代。
加速推进产业落地
随着以特斯拉为首的超级电容器电动汽车的应用拓展和普及，超级电容的市场规模将不断扩大。
数据统计显示，2017年国内电容器行业市场规模大概在70亿元左右。据相关机构预测，未来几年超级电容器的国内市场年均复合增速将维持在30%左右。预计，2020年的市场规模将达到150亿元。
记者了解到，美锦能源正在推动年产1000吨电容炭产品生产线项目落地。“生产线就落在美锦的精细化工园区，大概占地面积是200亩，项目计划分两期实施。2020年先启动一期，就是500吨/年的产业化工程。”姚锦龙说道。
按照美锦能源的规划，电容炭产业化项目原计划于2020年3月初正式启动（目前因为疫情的原因，可能会推迟1~2个月启动）。2020年6月底前完成工程设计。2020年12月底前完成设备安装。2021年3月完成联动调试，正式投产供货。
据记者了解，该项目配套工程将全部依托美锦能源自己的焦化产业园，借助其热能、电力、蒸汽和氮气提供的各项便利条件，节省部分固定资产投资，降低运行成本和生产成本。
目前来看，美锦能源生产的电容炭进口替代产品，已经具有非常好的利润空间。
目前，与美锦能源研发的电容炭同性能产品的进口价格在25万元/吨~30万元/吨之间徘徊。据测算，2019年国际市场的年需求量超过了1万吨，国内市场需求大约在5000吨左右。美锦能源研发的电容炭产品生产成本控制在6万元/吨~8万元/吨，如果按照目前的市场价格，按照一期工程500吨的规划，年产值会超过1亿元，投资回报期2.5年~3年。
姚锦龙介绍，随着市场需求的扩大，会进一步规划、释放产能。
目前，美锦能源通过自主研发创新电容炭核心技术，掌握了低成本的超级电容器关键材料的制备技术，相当于掌握了整个超级电容器产业的战略制高点。
记者了解到，未来，随后二期工程实施及产能的放大，美锦能源将进一步开拓国际市场，将其产品的目标客户定位于美国Maxwell、日本NEC、松下等国际著名企业。此外，煤化所团队已经完成了超级电容器和石墨烯的研发，已经建成了中试线，产品技术也是达到了国际先进水平，具备了下一步进行全方位合作的可能性。
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