600237铜峰电子，新能源革命的新秀

超级电容器在智能水表上的应用 

一、在智能水表中的应用(组合5.0V/0.47F或5.5V/1F) 
传统的智能水表,在控制水阀开启和关断时,普遍采用的方法是内装锂电池.锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等.虽然如此,由于智能水表都没有设计再充电电路,锂电池使用到一定时间后,将无法为控制电路提供能量,不得不更换电池.上门为用户更换电池或水表,这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事.更危险的是,电池电量不足的情况出现是随机的,如果不精确和及时的监测电池电量,将无法可靠的关断水阀,造成无法计费、逃水现象等情况出现.这是内部安装了锂电池的智能水表的致命缺点,直接影响到它的推广和使用.为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题,可以用超级电容代替锂电池应用于智能水表.超级电容是一种无源器件,介于电池与普通电容之间,具有电容的大电流快速充放电特性,同时也有电池的储能特性,并且重复使用寿命长,放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流,从而为设备提供电源.这种方案是用超级电容替换锂电池,封装在水表中,同时外接干电池供电.平时干电池提供水表电路所需能量和对超级电容充电,在需要开启水阀时,先检测超级电容是否存储足够能量,如果没有存储足够能量,将不开启水阀,当检测它存储足够能量时,由外接干电池提供能量将水阀开启;在需要关断水阀时,如果外接电池不能提供能量将水阀关断,那么超级电容将在此刻提供能量来关断水阀.如同一个储水箱,平时将水存储起来,在停水时提供必要的水. 
图2是应用示意图.正常情况下,电池通过电阻R、二级管D1向负载和超级电容充电.电阻R的作用是限制电流过大,因为超级电容内阻很小,充电时电流较大可能造成电池损坏.二级管D1防止反向电流.当电池电压过低,或突然断电时(如取下电池),由超级电容继续为电路提供电源,同时,超级电容存储的能量足以关断阀门. 

超级电容在智能电表上的应用 

目前,国内电度表功能日益智能化,在这个网络信息高速发展的时代,以前上门查电收费的方式在一步一步被网络查看用电信息,银行交费的方式所取代,因此长期数据保存及显示功能是不可缺少的,现在大部分电表中采用的是各种电池来给时钟芯片和断电保护提供电源,通过对超级电容器特性的研究使用超级电容器完全可以实现该功能,并且比使用电池更有优势.

超级电容器在税控收款机上的应用 

我国财政收入90%是来自税收,对国家的发展是非常重要的.但是,在税收领域,依法纳税意识淡薄,偷税逃税现象依然比较严重;尤其是对财务核算不健全的纳税人,税务机关还大多采用“估税、定税”等办法核定税额,漏洞很多,极易发生“人情税、关系税”、大头小尾、阴阳票等不良行为,这种现状不但严重扰乱正常的经济秩序,而且导致国家税收大量流失.为了进一步加强税源监控,堵塞税收漏洞,减少税收流失,根据《国家税务总局、财政部、信息产业部、国家质量监督检验检疫总局关于推广应用税控收款机加强税源监控的通知》的规定,在适用的行业推广使用税控收款机. 
税控机应该具有断电保护功能,一旦税控收款机在应用中突然断电,应该有后备电源来提供存储电量.在现实应用中有用蓄电池来做后备电源的.但是用电池来供电,也有一定的局限.例如:蓄电池的充放电次数有限,在生命周期后期容易出现电量不足,且充电时间长,不能及时达到工作状态.超级电容则具有快速充电、大电流放电,寿命长(充放电可达10万至50万次)的优点.是税控机后备电源的首选.在税控机断电时可提供数据存储的电量,在存储后提供大电流,将IC卡弹出.

超级电容器充放电时间  
　　超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。  
超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1-2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5-10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全  
　　超电容有哪些优点：  
　　在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；

超级电容器（supercapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。  
超级电容半永久性使用无需更换 　  
　　传统的充电电池由于通过电解液与电极之间发生的化学反应来产生电力，因此充电时需要花费一定的时间。经过多次充电和放电后，电解液逐渐分解、材料变质，性能也随之下降，用上几年后大都需要更换。  
与此相比，电容器不产生化学反应，可以直接将电力贮存起来。不仅充电所需的时间非常短，还能在瞬间释放出大量电流，输出功率很大。由于充电和放电可反复进行数十万次以上，所以基本上无需更换，可以半永久性地使用。  
超级电容器为何不同与传统电容器  
　　超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。  
传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。  
超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 ?）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。

超级电容背景资料收集

  个人判断，一旦超电进入工业化大规模生产，所有的传统化学二次电池将全部被淘汰。包括前一阶段市场上尘嚣不断的镍氢电池和所有的锂电池生产公司。

  600701，600237，000737，600563，600724等公司有可能和这一行业相关。 以下资料全部来自互联网络。有心的朋友可对该行业变化继续关注。

超级电容与电池进行比较,有如下一些明显特性: 
1、超低串联等效电阻(ESR),功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上,适合大电流放电. 
2、超长寿命,充放电大于50万次,是锂离子电池的500倍,是镍氢和镍镉电池的1000倍,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年. 
3、可以大电流充电,充放电时间短,对充电电路要求简单,无记忆效应,超级电容器充电是双电层充放电的物理过程或是电极物质表面的快速、可逆的化学过程,可采用大电流充电,能在几十秒到数分钟内完成充电过程,是真正意义上的快速充电.而蓄电池则需要数小时完成充电,采用快速充电也需要几十分钟. 
4、温度范围宽-40~+70℃. 
5、体积小,外形紧凑,便于安装,节省空间,免维护,可密封. 
6、可以在完全放电状态下存储,而过度放电对许多充电电池都是有害的; 
7、使用安全、方便、绿色环保对环境无害. 
图1是超级电容器为可以作为电表时钟显示的芯片DS1302作后备电源的电路图,DS1302的Vcc1接主电源,Vcc2接超级电容正极,针对不同的电源备份系统,如可选择不同的超级电容.由此原理可以用超级电容器还可应用在对单片机,触摸屏等需要时钟保持或数据的保持电路中.

超级电容的优点

　　在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；

　

超级电容的缺点：

　　如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；

超级电容器与电池的比较

　　1.超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。 

　　2.超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。

　　3.超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。

　　4.超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。

　　5.超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。

　　6.超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。

　　7.超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。

　　如何选择超级电容器：  

　　超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征：瞬时流向负载大电流；瞬时功率保持应用的特征：要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用：断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。

超级电容是一种电化学装置，是介于电池和普通电容之间的过渡部件。其充放电过程高度可逆，可进行高效率的快速（秒级）充放电。清华大学一位专家说。 
  超级电容为何物？上海奥威科技开发有限公司是该产品的研发单位，并因此产品而获得多项专利。该公司董事长华黎说：“超级电容就像一块物理电池。平常的电容，是长时间充电，瞬间放电。普通的化学蓄电池功率小，循环寿命短。而超级电容可以迅速大量充电，持续放电。” 

  华黎介绍说，超级电容客车具有很多优点，比如：超级电容是绿色能源，不污染环境；循环使用寿命长，约达10万次；充电速度快；充放电效率高（98％）；功率密度高，能达到1000～10000w/kg；可以做到彻底免维护，工作温度范围为－40℃～50℃，且容量变化小；相对成本低，超级电容价格虽然比铅酸电池高1倍，但由于超级电容的寿命比化学电池高十多倍，所以综合起来成本较低。 

  超级电容的缺陷是比能量小、跑不远，但充电速度快，可以通过在城市建立充电站的方法弥补这一缺陷，使续驶里程得以延长。 

  目前，美国、欧洲和日本都在积极开展超级电容的研究开发工作。在该技术领域中处于领先地位的国家有俄罗斯、日本、德国和美国。上海首批7辆超级电容车月底前将在公交11路内圈投入试运行，运营中无需连接电缆，只需在候客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5公里。

项目名称： 年产1500万m2锂离子电池用隔膜材料 
行业分类： 电子  
建设规模和内容：  
市场预测和分析： 年产1500万平方米锂离子电池隔膜，主要应用在液态锂离子电池和聚合物锂离子电池领域。项目需建设厂房及配套设施6914 m2，购置生产设备40台（套），其中进口部分关键设备。  
工艺技术方案： 利用热致相分离，即在PE等聚合物和石蜡、DOP等高沸点的小分子化合物在升高度（高于PE等聚合物的熔点）下形成均相溶液，降低度时又发生相分离，经过双向拉伸后，用溶剂洗脱掉石蜡等小分子化合物即可成为微孔材料。  
合作方式： 合资、合作。  
投资与回报估算： 项目总投资22490万元，其中：建设投资14990万元，铺底流动资金7500万元。资金来源：企业自筹5398万元，招商引资3598万元，申请银行贷款13494万元。
项目建成后，年创销售收入37500万元，销售利润率9.67％。项目静态投资回收期5.74年，内部收益率24.99％。
  
承办单位基本情况： 安徽铜峰电子股份有限公司为国家大型企业，国家重点高新技术企业，中国电子材料和元器件重点骨干企业，连续十一年列为中国电子元器件百强企业（2005年排名第28位），是安徽省“扶优扶强”重点支持的56家大中型企业和首批现代企业制度试点企业之一。现有职工1735人，各类技术人员610人。主导产品有电工薄膜、金属化薄膜和薄膜电容器。其中聚丙烯薄膜生产能力为12000吨/年，金属化膜生产能力为4000吨/年，交流、电力电容器生产能力为10亿微法/年。  
联系人： 骆宗平  
邮编码： 244000  
通讯地址：  
联系电话： 0562-2827652、2827139  
传真： 0562-2836809  
电子信箱： xushixi123@.com.cn

铜峰电子(600237):超级电容 前景广阔

  我国政 府日前为将在北京、上海、重庆和长春等13个节能与新能源汽车示范推广试点城市授牌，进一步明确财政补贴的标准，其中混合动力客车最高每辆补贴42万元，纯电动和燃料电池客车每辆分别补贴50万元和60万元。政策对混合动力公交车给出的补贴，将刺激公交企业更换此类车型，消息令客车板块涨疯了，安凯客车、中通客车、亚星客车等狂拉涨停。混合动力车、电动客车等绿色交通工具将大行其道，而其“心脏”是超级电容，在重新修缮的北京前门大街，古老的“当当”车重新上路；在上海人民路、中华路等老城区行驶着的11路环线电车，同样使用“超级电容”来作唯一能源，并准备推广到公交20、26路线。用“超级电容”替代蓄电池，这是电动车发展的新方向，我国“863”电动汽车重大专项攻关中已将电动车用超级电容器的开发列入发展计划，而龙头企业是铜峰电子（600237），公司已经开发成功混合动力汽车系列电容器，正形成规模化生产，通过了欧洲ALSTOM的工厂现场审查，取得了进入欧洲市场的通行证，全球电力机车跨国公司庞巴迪、阿尔斯通经过试用，已与铜峰电子签订三年供货协议。铜峰电子还参与了上海11路超级电容公交车的研制，提供了超级电容产品，铜峰电子在年报表示，“公司机车电力电容器发展势头较好，潜力很大”。机车电力电容器就是客车超级电容器，主要应用在电动客车或混合动力汽车的能源再生系统、电源系统，可作为唯一能源驱动电动公交车等，产品市场前景广阔。

  电源技术是电动汽车的关键技术，动力电池在高功率输出、快速充电、使用寿命等方面存在局限性，而超级电容器采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍地增加，从而产生极大的电容量，电容器的这种极化作用可以储存电能，并能够实现电荷的快速贮存和释放，输出功率密度高达数kW／kg，是一般蓄电池的数十倍。超级电容器是一种具有超级储电能力、可提供强大脉冲功率的物理二次电源，甚至可作为电动汽车的唯一能源，超级电容器在电动汽车领域有着广阔的应用前景，是未来电动汽车开发的重要方向，铜峰电子作为行内龙头企业，积极参与上海11路超级电容公交车的研制，提供了超级电容产品，上海11路超级电容车公交车队已累计运行75万公里，平均每公里耗电1千瓦时，行驶费用仅为普通燃油车的1/3。超级电容器掀起电动车技术革命，铜峰电子开发的超级电容器处于全国领先地位，已装备了上海11路公交车队，产品并出口欧洲，配合国家大幅补贴纯电动和混合动力客车政策，未来将大显身手，而且国内没有什么竞争对手，将成为纯电动和混合动力客车专用超级电容器的主力，盈利前景乐观。

3 超导储能装置

  美国等世界先进工业国在上个世纪90年代就开始重点研究开发超导线圈储能的可行性并取得一定的技术突破。超导线圈可以在超导温度下流过极高电流密度的大电流而不消耗电能，晚间把电网中的交流电转换成低电压大电流的直流电送进储能超导线圈，白天又把超导线圈中的直流大电流转换成普通交流电供给电网。这是一种先进的能源开发应用技术，无疑是实施电力需求侧管理的一种优选措施。在21世纪全球能源日益紧缺的严峻形势下，这种以谷补峰的合理用电技术市场前景日益广阔。这种超导储能装置的发展值得投资者长期关注。
  综上所述，超级储能电容器是新型绿色能源革命的新秀，值得投资者密切关注，而超导储能装置这种终极储能技术的发展也应引起投资者关注。谁会是中国新型绿色能源革命的新秀呢？

2储能电容器

  储能电容器也可称之为超级电容器，被认为是本世纪最有希望的一种新型绿色能源系统。超极电容器以其足够的优势在现有的储能器件中占有重要的地位。目前，关于超极电容器电极材料的研究也正方兴未艾。如何制备一种综合性能优异的电极材料，在全世界范围都是一个新课题，对于该课题的研究具有广泛的实用性和创新性。目前国内外都在竞相研制。

  美国军方对超级电容器用于重型卡车、装甲运兵车以及坦克很感兴趣。Maxwell公司正在向oshkosh汽车公司提供PowerCache超级电容器，为美国军方制造HEMTTLMS概念车，所用的动力就是该公司生产的ProNlse混合电力推进系统。 超级电容器由于具有其他储能器件所不可比拟的优越性，因而具有广泛的应用领域。通用汽车公司采用超级电容器组成并联电源系统和串联电源系统用在货车和汽车上。与相应的蓄电池组比起来，超级电容器贮能装置重量只有前者的1/3，体积只有前者的一半。将蓄电池与超级电容器组合起来，它们的优点可以互补，成为一个极佳的贮能系统，它在大电流以及高低温条件下工作，都会有很长的寿命。 

日本日清纺公司计划2009年度将用于向混合动力车等供电的电双层电容器增产7成，2010年度销售额比2008年度增加一倍，达到20亿日元。电双层电容器这种储能电容又称为超高电容器，比传统电容器高出数百倍的电容量，是由碳的电极以及离子液体电解质构成的蓄电装置，需求正不断扩大，日本正全力扩产。 

一个完整的超级电容器包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部分。其中，电极材料的研究是目前的研究的热点。目前研究的超级电容器的电极材料主要在四个方面：碳电极材料，金属氧化物及其水合物电极材料，导电聚合物电极材料，以及混合超级电容器。在国内，铜峰电子（600237）在电容器用薄膜和储能电容等特种新型电容器领域处于全国领先地位，公司募集资金投资的电力机车电容器等项目前景广阔，全球电力机车跨国公司庞巴迪、阿尔斯通经过小批量试用，近期已与铜峰电子签订三年供货协议。储能电容最终可取代蓄电池，这种新型绿色能源具有革命性的意义。

铜峰电子已经开发成功混合动力汽车系列电容器，在该领域已经取得先机，正形成规模化生产，公司的电力机车电容器产品已迅速打开国内外市场，通过了欧洲ALSTOM的工厂现场审查，获B级供货商资格，取得了进入欧洲市场的通行证，公司机车电力电容器市场有可能出现爆炸性的增长。电子、电力等与电有关的产品几乎全部都要用到电容器，电容器的市场很大，铜峰电子为国内目前唯一具有电容器用薄膜--金属化薄膜--薄膜电容器一条龙生产格局的企业，“铜峰”牌系列电容器、电工薄膜、金属化薄膜三类产品的市场占有率始终保持全国第一，电容专用聚丙烯光膜产量更是世界第一。由于公司在储能电容等特种新型电容器领域处于全国领先地位，市场前景广阔，铜峰电子将可能成为新型绿色能源革命的新秀，值得投资者密切关注该技术的发展。

1 锂电池

锂被誉为“能源金属”。美国是世界上锂电池工业最发达的国家之一。美国锂电池大约有50多年的发展史，现在已经成为世界上锂电池产品品种最多的国家之一。美国锂电池的研发工作主要集中在二次锂电池（即人们常说的再充电池，或可充电池，或可再充电池）。直到20世纪90年代末，美国包括锂离子电池在内的全部锂电池品种的安全问题才得到了基本解决，其应用也由军用逐渐大批量地转向民用领域。电池市场专家声称，预计在21世纪美国锂电池将广泛用于民用电器，前景十分看好。

锂离子电池根据其正极材料的不同分为多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料，而其它正极材料由于多种原因，目前在市场上还没有大量生产。磷酸铁锂也是其中一种锂离子电池。从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。磷酸铁锂由于具有安全性与循环寿命优势、材料成本的诱惑，正在逐步进入锂离子动力电池市场。

1997年A.K.Padhi首次报导磷酸铁锂（LiFePO4）具有脱嵌锂功能。该材料具有橄榄石型磷酸盐类嵌锂材料,LiMPO4（M：Mn，Fe，Co，Ni）, 成为很有潜力的锂离子电池正极材料。磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定。同时，该材料无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点，是目前电池界竞相开发研究的热点。其缺点主要是导电性差，这个问题是其最关键的问题，但目前已经得到解决：就是添加C或其它导电剂。有的公司生产的磷酸铁锂材料在生产过程中已经添加了导电剂，不需要制作电池时添加。实际上材料应该为：LiFePO4/C，这样一个复合材料。第二个缺点是振实密度较低，可以说是磷酸铁锂的最大缺点。这一缺点决定了它在小型电池如手机电池等没有优势。这一缺点在动力电池方面不会突出。因此，磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。有资料称其在未来的5年内可能会成镍镉电池的主要替代品，在未来的10年内会成为铅酸电池的有力竞争者，在未来的20年内可能会取代铅酸电池，成为主要的启动电源、UPS电源和后备电源，成为二次电池的老大。

在其产业化方面：国外做得较早的为是美国Valence（威能）公司和A123（高博）公司，这两家公司都在国内（江苏）有材料生产企业生产磷酸铁锂正极材料，然后采用委托其它电池公司代工生产电池出口。

国内目前已经有很多公司在作测试，研究，小批量试产材料，北大先行，中辉振宇，山西力之源等比较活跃，湖南瑞祥与杉杉公司也在跟进。批量生产电池的企业尚不多，山东海霸能源集团公司宣传较多，有产品上市。在锂电池的锂资源方面，西藏矿业（000762）及中信国安（000839）都已经具有规模生产的优势。对这两家具有资源优势的公司值得关注。