電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）此前，我們已經(jīng)有文章介紹過超級(jí)電容器，而超級(jí)電容炭是一種主要用于超級(jí)電容器電極的高性能炭材料，在超級(jí)電容器的性能提升方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

超級(jí)電容炭本質(zhì)上是一種具有特殊物理和化學(xué)性質(zhì)的炭材料，通常由含碳的有機(jī)化合物或無機(jī)碳源經(jīng)過一系列物理或化學(xué)處理后制成，是超級(jí)電容器電極的核心組成部分。主要成分是碳元素，同時(shí)可能含有少量的氫、氧、氮等其他元素。這些少量元素的存在可以在一定程度上影響超級(jí)電容炭的表面性質(zhì)和電化學(xué)性能。

這種材料具有非常高的比表面積，一般可達(dá)到1000-3000平方米/克甚至更高。這種高比表面積主要是由其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)提供的，包括微孔、介孔和大孔，大量的孔隙為電荷存儲(chǔ)提供了廣闊的界面，使得超級(jí)電容器能夠存儲(chǔ)更多的電荷，從而提高電容量。

而孔隙大小分布范圍廣且孔徑分布可精確調(diào)控。微孔能夠提供巨大的比表面積，有利于電荷的吸附存儲(chǔ)；介孔和大孔則有助于電解液離子的快速傳輸和擴(kuò)散，使離子能夠在電極材料內(nèi)部快速進(jìn)出，提高超級(jí)電容器的充放電速度和功率性能。具有高導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性以及高電化學(xué)活性等特點(diǎn)。

不過在過去，國(guó)內(nèi)超級(jí)電容炭生產(chǎn)仍以物理法和化學(xué)法為主，存在成本高、連續(xù)化生產(chǎn)難度大的問題。例如，物理法需通過酸處理去除雜質(zhì)，而化學(xué)法對(duì)原料純度要求嚴(yán)苛，導(dǎo)致規(guī)?；a(chǎn)受限。

同時(shí)，國(guó)產(chǎn)電容炭的比表面積和導(dǎo)電性指標(biāo)與進(jìn)口產(chǎn)品存在差距，高端產(chǎn)品（如石墨烯復(fù)合電極）仍依賴進(jìn)口。

超級(jí)電容炭正在加速國(guó)產(chǎn)化

近些年，部分企業(yè)開始嘗試生物質(zhì)衍生碳材料技術(shù)，如東岳集團(tuán)開發(fā)的全氟磺酸樹脂膜，可將活性炭成本降低60%，但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用?。中科院團(tuán)隊(duì)則在固態(tài)超級(jí)電容領(lǐng)域取得了進(jìn)展，基于MXene/聚合物復(fù)合電解質(zhì)的高溫穩(wěn)定技術(shù)為特種場(chǎng)景應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

此外，國(guó)內(nèi)的《“十四五”規(guī)劃》明確將超級(jí)電容炭列為重點(diǎn)突破材料，目標(biāo)2025年國(guó)產(chǎn)化率提升至50%以上，如科力遠(yuǎn)等企業(yè)已完成干法電極技術(shù)小試，電極制造成本降低30%，為規(guī)模化生產(chǎn)提供可能。

相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展新型活化工藝，采用新型活化工藝（如KOH活化、電化學(xué)氧化）能夠進(jìn)一步提高活性炭的比表面積和孔隙利用率，從而提升超級(jí)電容器的性能。

上游企業(yè)如新宙邦、國(guó)泰超威等原材料企業(yè)加大電容炭研發(fā)投入，北海星石開發(fā)的生物質(zhì)碳材料已進(jìn)入中試階段，預(yù)計(jì)2025年量產(chǎn)。而應(yīng)用材料、東京電子等半導(dǎo)體設(shè)備商提供ALD/PECVD設(shè)備，支持國(guó)產(chǎn)電容炭納米級(jí)涂層工藝優(yōu)化。

規(guī)模來看，受益于新能源汽車和智能電網(wǎng)需求爆發(fā)，2025年國(guó)產(chǎn)超級(jí)電容炭市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)突破50億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超25%。

小結(jié)

得益于政策支持、技術(shù)創(chuàng)新以及新能源汽車、儲(chǔ)能等下游需求驅(qū)動(dòng)，超級(jí)電容器行業(yè)在未來幾年內(nèi)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。而超級(jí)電容炭作為核心材料，其研發(fā)和應(yīng)用將直接影響超級(jí)電容器的性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)超級(jí)電容炭有望實(shí)現(xiàn)從“中低端突圍”到“高端替代”的跨越式發(fā)展。?