本
文
摘
要
超级电容器(Supercapacitors)也称为电化学电容器、双电层电容器，是源于上世纪八十年代美国“星球大战”计划。它是通过极化电解质来储能的一种功率型电化学储能器件。超级电容器利用电极/电解质交界面上的双电层或发生的二维/准二维法拉第反应（极化电解质）来储能的一种新型电储能器件。超级电容器主要由电极、电解液、隔膜和外壳组成；与传统化学电源（如铅碳电池、锂电池等）相比，具有充电时间短（秒级）、响应速迅速（毫秒级）、使用寿命长（可反复充电百万次）、能量转换效率高（大电流能量循环效率≥90%）、功率密度高（300W/kg～5000W/kg，为锂电池的5～10倍）、温度特性好（-45℃～+80℃）、安全系数高（内部无活泼金属）、环保无污染等优点。
超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几千至上万法拉。与传统电容器相比，它具有较大的容量、较高的能量；与电池相比，它又具有较高的比功率、迅速响应、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命，且对环境无污染。因此可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置。
超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器不仅在新能源汽车、轨道交通、公交物流、航空航天、医疗设备、电力电气、消费电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，还在风电变桨、光伏发电、机械能回收、智慧城市、国防建设等方面有着广泛应用。尤其是在新的军事装备方面更是一枝独秀，如电磁弹射、电磁炮、激光武器、微波武器、察打一体机和核潜艇的应急电源等。超级电容器的优异性能和广泛用途已经被世界各国所关注，各国都在成立研发团队进行超级电容器研究开发。
美国发明院院士、华人科学家郑剑平教授到访星石
超级电容器的电极材料是超级电容器的关键活性材料，在超级电容器的成本中占到约30-40%份额。超级电容器电极材料主要分为碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料三大类。由于导电聚合物、金属氧化物等作为电极材料还处于实验室阶段，从实用角度来讲，碳材料是目前超级电容器各类电极材料中最具吸引力的。而在电极碳材料中，活性炭材料是用量最大、最经济的电极材料。电极材料已经成为影响超级电容器性能和生产成本的关键因素，因此可以说，对于超级电容器的研究几乎都是围绕着电极材料进行的。我国超级电容器电极材料研发工作滞后，国产电极材料存在性能不佳、价格高和可选择范围小等问题，导致我国超级电容器电极材料一直依赖进口，其中日本可乐丽活性炭电极材料占据我国市场份额的70-80%。所以，我国在超级电容器的核心部分——高性能电极材料的生产和供应存在瓶颈，使得我国超级电容器成本居高不下，严重制约了我国超级电容器的发展。
国家工业与信息化部科技司巡视员毕开春到星石公司调研
作为超级电容器中唯一的储能活性物质，对其电化学性能有着极其苛刻的要求，不仅需要对其宏微观结构进行科学的设计和调控，特别是工程化方面复杂的极高的技术难度更需要无数次工程化的实验。北海星石碳材料科技有限责任公司是以椰壳活性炭研发、生产和销售为主的专业公司。星石公司历时八年研发、两年中试、四年的规模化生产线建设。一系列创新工艺、创新技术的应用，星石公司的中试线及产品，即“300吨/年高品质有机体系超级电容活性炭连续化制备技术及产品”，于2018年12月通过了由中国超级电容器产业联盟、中国电工学会共同组织，工信部、科技部参加的鉴定会，由中国军事科学院军事电源中心主任、中国工程院杨裕生院士为主任委员的技术鉴定委员会认为，“该成果打破了国外技术垄断并实现替代进口，填补了国内空白，整体技术达到了国际先进水平”。该成果为超级电容活性炭的进口替代，超级电容器产业发展做出了重要贡献，解决了这一关键材料的“卡脖子”问题。
星石公司投资新建的北海星石新能源材料产业园一期工程，2000吨／年超级电容活性炭，拥有我国最大规格的斯列普活化炉，规模化生产超级电容活性炭的生产线已经于2021年建成，现在处于试生产阶段。星石的产品和生产工艺具有产品质量稳定可靠，可实现绿色环保，低成本，大规模化工业生产。
星石公司生产的超级电容活性炭已经国内许多大专院校、科研单位测试，经过许多家超级电容器企业试用，证明星石公司生产的椰壳基超级电容活性炭具有容量高、杂质少、内阻小、循环性能和倍率性能好、漏电流小等特点，其性能达到或超过进口产品。
在科学技术飞速发展的今天，在我国积极贯彻碳中和、碳达峰政策的形势下，新能源和电化学储能产业飞速发展，随着超级电容器成本进一步下降，越来越多的行业和场景成为超级电容器的应用领域。作为超级电容器最关键的活性炭电极材料，正在不断地突破技术、成本、规模化等多重瓶颈，不断地挖掘性能潜力，使其成为未来能源领域的＂魔力＂材料，为未来绿色、和谐的人类生活和可持续发展贡献力量。
星石公司长期以来致力于碳材料从环保净化科技到新能源储能科技领域的前沿领先产品的研发和制造，三大系列产品均处于国内领先全球先进水平。特别是公司《300吨/年高品质有机体系超级电容器用活性炭连续化制备技术及应用》产品和技术经中国工程院杨裕生院士为主任委员的科技成果鉴定委员会鉴定评价为“该成果打破了国外技术垄断并实现替代进口，填补了国内空白，整体技术达到了国际先进水平”。公司年产2000吨超级电容活性炭生产线已正式投料生产，将使得我国超级电容活性炭国产化、规模化成为可能，可为我国超级电容器降低成本和普及使用做出了贡献，为我国储能行业促进发展补链、强链做出了贡献。
星石公司拥有国内顶尖的活性炭材料的生产及技术研发团队，发明专利达50多项，是《有机体系超级电容器用椰壳基活性炭》团体标准牵头起草单位；是《黄金生产用颗粒活性炭》行业标准主要起草单位；是《超级电容器电极用多孔炭规范》团体标准起草单位之一。
以自主研发、联合研发、技术引进等科技创新手段,面向国家战略产业新能源材料、环保材料等新材料领域,为环保冶理、绿色能源、国防军工、现代交通、智能电网、生活健康等方面提供坚实的材料支撑，打造具有国际先进性和国内领先水平的具有高度竞争力的核心产品。将北海星石碳材料科技有限公司打造成为具有全球竞争力的一流碳材料企业。
