超級電容器或超級電容器每單位體積的電容比普通電容器大許多數(shù)量級。無論是比能量（單位質量儲存的能量）還是比功率，超級電容器都介于普通電容器和鉛酸電池（單位質量的功率）之間。鉛酸電池的比功率相對較低（小于 100W/kg），而超級電容器的比功率更大（1000W/kg），但能量密度較差。

超級電容器每單位體積或質量所儲存的能量通常是電解電容器的數(shù)十或數(shù)百倍，并且能量儲存在電場中而不是化學過程中。它們的充電和放電速度比電池快得多，并且可以承受更多的充電和放電循環(huán)。超級電容器是提供短時間浪涌功率的卓越設備，因為它們可以快速捕獲和釋放能量。此外，它們不存在熱失控的風險，并且不包含任何常見電池的有毒元素，如鉛、鋰或鈷。唯一的缺點（如果有的話）是它們目前不能在極長的時間內提供電力（能量密度在一分鐘或更短的時間內仍然可用）。

權力的演變

Maxwell Technologies 成立于 1965 年，位于加利福尼亞州圣地亞哥，是率先推出超級電容器和其他具有成本效益的革命性儲能技術的領先企業(yè)之一。Maxwell 于 1995 年創(chuàng)造了第一個超級電容器，并于 2004 年開發(fā)了專有的干電極方法并獲得了專利，并在此過程中與 GM 和 PSA 等主要汽車公司建立了合作關系。特斯拉收購 Maxwell Technologies 是因為它有興趣將干電池電極技術用于電動汽車。

UCAP Power 主要專注于使用鉛酸電池的應用：風力渦輪機、發(fā)電機、微電網(wǎng)、汽車和運輸。

“我們最近與圣地亞哥灣區(qū)空氣質量管理局進行了一項研究。結果表明，將超級電容器放入風力渦輪機并減少風力渦輪機本身的停機時間（由于電池不會耗盡，風力渦輪機可以旋轉更長的時間），在這種情況下可節(jié)省約 363,000 公噸的 CO 2 ”，Gordon Schenk 說， UCAP Power, Inc. 首席執(zhí)行官兼總裁

對于大多數(shù)需要短暫爆發(fā)能量和功率的應用，超級電容器提供了高效且具有成本效益的電源解決方案。該技術可在短時間內提供相當大的功率，使其成為啟動、停止、轉向、啟動等應用的理想選擇。POWERBLoK（如圖 1 所示）是一種基于超級電容器的電池更換解決方案，它是 UCAP Power 于 2020 年 12 月向客戶提供的第一個解決方案。UCAP Power 和 Tesla Motors 同意在 2021 年 5 月回購某些 Maxwell Technology 資產(chǎn)，包括此次收購包括 Maxwell Technologies Korea 位于韓國的工廠，以及整個 Maxwell 產(chǎn)品和知識產(chǎn)權組合（特斯拉保留自用的干電池工藝除外）。

圖 1：UCAP 電源 POWERBLoK

“現(xiàn)在 Maxwell 技術在我們的控制之下，并且通過我們自己的產(chǎn)品運輸，我們在市場領域占據(jù)主導地位，在全球擁有超過 85,000 臺使用超級電容器的風力渦輪機。安裝 UCAP 設備的其他相關市場包括混合動力巴士，超過 700 萬輛汽車，以及超過 1200 萬個電池交付給電網(wǎng)客戶”，Gordon 說。

目前，該公司的主要應用是位于“上塔”的風機應急變槳控制系統(tǒng)。有兩種變槳控制系統(tǒng)：電動和液壓。在電動變槳系統(tǒng)中，變槳箱內裝有電池。這些電池很快就會耗盡。通常，它們的生命周期最長約為三年?？蛻粝Ｍ_保該系統(tǒng)可靠，因此他們正在更換和改裝具有超級電容器的電池，或立即將其安裝為 OEM 產(chǎn)品。

另一個相關市場是混合動力公交車，需要大電池組。由于這些電池的壽命很短，其中一部分已被 UCAP 解決方案取代，其中超級電容器有助于在啟動和停止以及需要重載（如爬山）的情況下維持電動機。

“最初的 Maxwell 與我們公司的最大區(qū)別在于，我們不僅關注超級電容器本身，而且關注整個系統(tǒng)級別，旨在為客戶提供最佳的擁有成本。因此，我們更傾向于向他們出售一種系統(tǒng)解決方案，而不是單個超級電容器，它不僅可以解決一個問題”，Gordon 說。

UCAP Power開發(fā)的另一個解決方案是智能綜合充電。由于超級電容器從零電壓充電并具有不同類型的電壓方案，因此了解如何為這些設備充電非常重要。由此產(chǎn)生了集成充電（交流或直流供電）的想法，它可以監(jiān)控設備的健康狀態(tài)，降低系統(tǒng)成本和復雜性。位于韓國的工廠使 UCAP Power 擁有自己的先進化學技術并進一步發(fā)展，這是一個關鍵因素，它帶來了諸如減輕重量以增加比能量 (Wh/kg)、通過專有制造工藝增加功率和增加電壓等好處不犧牲壽命。

“與其他公司所做的不同，我們真正專注于擴展電壓范圍以使用化學方法獲得更好的能量密度，而不是試圖采用較低電壓的設備并試圖在更高的電壓下運行它”，Gordon 說。

圖 2 顯示了用于制造超級電容的 UCAP 專有工藝?；钚蕴縼碓从谝託?，與粘合劑混合，然后涂在箔上形成電極。兩個電極，在它們之間有一個隔板，被螺旋纏繞成一個圓柱體，該圓柱體被插入一個罐子中。

超級電容器具有出色的功率密度、極長的使用壽命、溫度穩(wěn)定性和椰子碳的使用，使其成為許多應用的首選。

圖 2：UCAP+Maxwell 專有制造工藝

審核編輯 黃昊宇