前言

进入到信息时代，人类生产力突飞猛进，对能源的消耗也与日俱增，储能技术的战略价值就凸显出来。由于电能依旧是目前最主流最直接的能量形式，所以电能储备技术就被受重视。

而现今有一种十分先进的电能存储技术，俗称“锂离子电容”，锂离子电容整合了传统电容器和锂离子电池的优点，它们结合了两种技术的优点，提供更高的能量密度和功率密度，同时保持了快速充放电能力和较长的循环寿命，应用前景十分广阔，下面来详细了解下锂离子电容。

定义

 

锂离子电容器（LIC）是一种高性能储能器件，它融合了锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度。LIC通过在正极使用活性炭形成双电层储能，以及在负极利用插层炭类材料进行锂离子的脱嵌，实现了快速充放电和长循环寿命。这种技术提供了比传统电容器更高的能量存储能力，同时保持了快速响应的特性。

工作原理

锂离子电容器的工作原理类似于锂离子电池，但它们在充放电过程中的离子交换机制不同。在锂离子电容器中，正极材料通常是活性炭，能够形成双电层储能，而负极材料是具有锂离子脱嵌功能的插层炭类材料。

 

充电时，锂离子从正极材料表面脱离，通过电解液和隔膜插入到负极材料晶格中；放电时，锂离子则从负极材料晶格中脱出，返回到正极材料表面，与正极的电荷形成双电层 。

性能特点

锂离子电容器性能优势十分突出，主要特点包括高能量密度、自放电率低、循环寿命长和安全性高等特点。

能量密度

 

LIC的能量密度通常介于锂离子电池和双电层电容器（EDLC）之间，可以达到10-15 Wh/L，远高于EDLC的2-8 Wh/L，但低于锂离子电池。

容量、电压、自放电

LIC的单体体积容量较大，能够提供较高的电量存储，这使得它们在需要较高能量输出的应用中非常有用。

 

LIC的最高工作电压可达到4V左右，比EDLC的工作电压要高，使得LIC在相同电量下能够提供更高的输出功率 。LIC的自放电率较低，这意味着它们在不使用时能保持电荷的时间更长，这对于需要长期存储能量的应用非常重要。

安全性

由于正极材料使用的是活性碳，LIC在内部短路情况下比锂电池更安全，而且电解质也是不易燃的材料，且在内部短路的情况下不会引起热失控或起火。

循环寿命

LIC的循环寿命较长，能够承受数十万次的充放电循环，这使得它们在需要长期可靠运行的应用中非常适用。即使降低正极电位，单元自身的电压也不会大幅下降，确保了容量 。

应用领域

锂离子电容器因其独特的性能，在多个领域有着广泛的应用前景，如风力发电、太阳能发电等。这里例举在新能源汽车、国防、通信消费电子等上的应用。

 

新能源汽车和混合动力汽车的能量回收和加速启动

锂离子电容器（LIC）在新能源汽车和混合动力汽车领域，尤其是在能量回收和加速启动的应用中，展现出了显著的优势。LIC结合了锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度，使其在车辆制动能量回收和快速启动时能够提供有效的支持。

 

在能量回收方面，LIC可以在车辆制动或减速时回收动能，将其转换为电能存储起来，这一过程称为再生制动。这种能量回收系统能够显著提高车辆的能源利用效率，减少对传统燃料的依赖。例如，在并联式混合动力汽车（HEV）中，能量回收系统能够回收制动、下坡、怠速等工况下的多余能量，并通过集成控制策略协调车辆的动力系统、制动器系统、ABS系统和SAS系统，以优化能量回收效率并维持车辆行驶稳定性。

在加速启动方面，LIC能够提供瞬时高功率输出，帮助车辆实现快速启动和加速。这种高功率输出的特性对于提升混合动力汽车的动态性能至关重要，尤其是在需要迅速响应驾驶者加速需求时。

此外，LIC的应用还有助于新能源汽车在电网负荷管理方面的创新。例如，重庆首次开展的大规模车网互动应用中，新能源汽车通过V2G技术向电网反向输送电力，这种互动不仅有助于削减电网高峰负荷，还验证了新能源汽车与电网融合互动的成效。

电力和轨道交通

锂离子电容器（LIC）在电力和轨道交通领域的应用主要体现在其高功率密度和能量密度的特性上。在轨道交通中，LIC能够高效地回收制动能量，并在车辆启动或加速时快速释放能量，提高能源利用效率。例如，上海的超级电容公交车利用LIC实现快速充电和长距离行驶，充电5分钟即可行驶30公里，显著提升了公交系统的运行效率和环保性能。此外，LIC在电力系统中可以作为电网的辅助储能设备，提供瞬时高功率输出，支持电网的峰值负荷，增强电网的稳定性和可靠性。

 

随着技术的进步和成本的降低，LIC在电动和混合动力汽车中的应用也在增加。它们提供了快速充电和长放电周期的能力，有助于延长电池寿命、提高燃油效率、减轻车辆重量，并减少二氧化碳排放。LIC的这些特性使其在汽车动力辅助、自动启停、催化剂预热、门锁系统、再生制动和电气系统稳定等多种汽车应用中得到推广。此外，LIC在可再生能源发电和配电领域的应用也在增加，特别是在风能领域，LIC能够控制应急电力波动并优化光伏系统的储能性能

通信和国防

锂离子电容器（LIC）在通信领域的应用主要体现在其能够提供稳定且高效的备用电源解决方案。在通信基站或数据中心等关键通信设施中，LIC能够在短时间内提供高功率输出，确保在主电源发生故障时，通信设备能够维持正常运行，从而保障通信的连续性和稳定性。此外，LIC的长循环寿命和低维护成本也使其成为通信行业理想的储能设备。

 

在国防领域，LIC的应用则体现在其为军事装备提供高功率密度和高能量密度的电源支持。例如，LIC可以作为无人作战系统、侦察设备、通信设备等军事装备的电源，支持其在野外或复杂环境下的长时间作业。LIC的快速充放电能力、宽温度操作范围和高安全性使其在现代军事应用中具有重要价值。随着军事技术的发展，LIC在提高军事装备的自主性、灵活性和响应速度方面将发挥越来越重要的作用。

消费类电子产品

锂离子电容器（LIC）在消费类电子产品中发挥着越来越重要的作用，特别是在需要高功率输出和快速充放电能力的应用场景中。LIC以其较高的能量密度和功率密度，被广泛应用于笔记本电脑、移动电话、可穿戴设备、热敏打印机、LED手电筒、RFID标签、条码扫描仪和GPS芯片等产品中。这些电容器不仅能够提供设备所需的即时高功率，还能在设备与用户互动时提供更加迅速的响应，增强用户体验。此外，LIC在从光、振动、热和射频源收集能量的能源收集系统中也有应用，有助于提高设备的能源效率和自给自足的能力。

 

随着技术的进步和物联网（IoT）的实施，LIC在消费电子领域的应用预计将进一步扩大。例如，无人机、AR/VR设备和电动工具等新兴消费电子产品对电池容量和性能的要求不断提升，LIC的高功率特性使其成为这些设备的理想选择。此外，LIC的长循环寿命和低自放电率也使其在消费电子市场中更具吸引力，有助于减少设备的维护需求并提高可靠性。随着消费者对便携性和设备性能的要求日益增长，LIC在消费电子领域的应用前景广阔。

可再生能源发电

锂离子电容器（LIC）在可再生能源发电领域的应用主要体现在其能够提供高功率密度和高能量密度的储能解决方案。LIC可以有效地平滑可再生能源如风能和太阳能的间歇性和波动性，提高这些能源的并网稳定性和电网的接纳能力。例如，LIC能够在风力发电或太阳能光伏系统的输出功率波动时，快速吸收或释放能量，从而减少对电网的冲击，提高电力系统的稳定性和可靠性。

 

此外，LIC在可再生能源发电系统中还可以用于储存过剩的电能，这些电能在需求高峰时可以被释放回电网，实现能源的优化配置和利用。这种储能方式对于提高电网的调节能力和提升可再生能源的利用率具有重要意义。随着技术的进步和成本的降低，LIC在可再生能源发电领域的应用前景将更加广阔，有助于推动全球能源结构的绿色转型。

产业化现状

目前，锂离子电容器的产业化主要由国外公司控制，如日本可乐丽、日本ACT公司等掌握关键技术和原材料。国内虽然有少数公司正在开发相关材料，但在关键产业技术和高性能原材料方面尚未取得突破 。

 

不过，中国科学院电工研究所在锂离子电容器技术的研发上取得了显著进展，获得了多项国家发明专利，并在实验室中实现了工程化制备 。

市场前景

锂离子电容器（LIC）市场前景看好，预计在未来几年将实现稳定增长。根据2024年的市场研究报告，全球锂离子电容器市场规模在2020年为2380万美元，预计到2028年将增长到3560万美元，2021-2028年间的复合年增长率为5.4%。这一增长得益于锂离子电容器在汽车、工业、消费电子和能源收集等领域的广泛应用，以及技术进步和物联网(IoT)的实施推动了对LIC的需求。

 

在汽车领域，LIC的使用可以减少燃料消耗并降低二氧化碳排放，特别是在公共交通工具如公共汽车、地铁和火车中。此外，LIC在可再生能源发电和配电领域的应用也在增加，因为它们具有长使用寿命，能够控制电力波动并提高太阳能存储系统的功率密度。亚太地区预计将占据最大的市场份额，这得益于该地区工业化程度的提高和对电力需求的增加。

然而，LIC市场也面临一些挑战，如与其他储能设备相比，LIC的能量密度较低，这可能会限制其市场增长。此外，如果安装不正确，可能会导致电容器无法达到正确的容量并产生内部气压，从而引发爆炸。

总体而言，锂离子电容器市场具有积极的前景，尤其是在技术创新和全球对可持续能源解决方案需求不断增长的背景下。随着市场参与者的增加和技术的进一步发展，预计LIC将在多个应用领域中发挥越来越重要的作用。

电池交易网总结

锂离子电容器（LIC）作为一种先进的储能技术，正逐渐在多个行业中展现出其独特的价值。它们结合了锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度，提供了一个介于两者之间的储能解决方案。LIC在新能源汽车、电力和轨道交通、通信、国防以及消费类电子产品等领域的应用前景广阔，特别是在需要快速充放电和高功率输出的场合。随着技术的进步和成本的降低，预计LIC的市场将在未来几年内实现稳定增长。

目前，LIC的产业化进程正在加速，尽管关键技术和原材料主要被国外公司掌握，但国内研究机构和企业也在积极开发相关技术，以期在这一领域取得突破。全球市场对LIC的需求不断增长，特别是在亚太地区，工业化和电气化进程的加快为LIC的市场扩张提供了良好的机遇。尽管面临能量密度较低和安全性等挑战，但LIC的长循环寿命、低自放电率和高安全性等优势使其在市场上具有强大的竞争力。未来，随着全球对可持续能源解决方案需求的增加，LIC有望在能源存储领域扮演更加重要的角色。