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超级活性炭, 具有比表面积大（>2000m2/g）,微孔分布集中和吸附性能优良等诸多优点,广泛应用于气体分离及储存、医药、催化和超级电容器等领域。制备超级活性炭的原料来源丰富,如石油焦或沥青焦、煤炭、沥青、木质素和果壳等。与常规活性炭相比,超级活性炭因其更高的比表面积和微孔比表面积而易存储双电层电荷,合适用作超级电容器电极材料。 目前，国内外在利用物理活化法制备超级活性炭方面的研究报道较少，大部分学者所制活性炭比表面积都小于1500 m2/g，只有极少数学者利用此法制得了超级活性炭。国内研究人员在以椰壳为原料制备超级活性炭的实验中，将两种活化方式结合起来采用两阶段活化法，即在第一阶段采用水蒸气活化，第二阶段采用CO2活化，通过控制两个阶段的活化程度，在较短的活化时间内制得了比表面积高达2800 m2/g 的超级活性炭。此种方法与单独采用两种活化方法相比，既提高了所制活性炭的吸附性能，又缩短了活化时间。在此制备方法的基础上，采用 CO2活化法对其进行二次活化，在控制尾气 CO2含量小于 10%，活化 28 h 的条件下，制备了比表面积为2587 m2/g 的超级活性炭。 随着研究的深入，近几年国内研究人员对超级活性炭的研究也逐步转向了原材料供应更为充足的煤质沥青基超级活性炭，以及性能更加优越的石墨烯超级活性炭，但两者总体都处于实验室阶段。 2011-2018年我国超级活性炭产量走势图 资料来源：智研咨询整理 目前，超级电容已被列入国家专项扶持重点项目，还入选了“战略性新兴产业重点产品”，相信它迎来大规模应用的契机已到。但由于超级电容活性炭是超级电容器制造的关键技术材料，因此若想在这一国家战略产业取得发展，就必须要突出重围。我国市场上终于出现了通过自主研发技术批量生产的超级电容活性炭—来自广西的北海星石碳材料有限公司在花费数年钻研后，终于以物理法活化造孔及多项专利技术成功实现了超级电容器电极用多孔碳椰壳基活性炭的量产，率先打破了国外产品的长期垄断，产品质量可与日韩等国的主流产品媲美，且价格远低于进口。 随着下游超级电容器市场的快速增长，国内超级活性炭需求日益扩大。2018年我国超级活性炭市场需求量为4.42万吨，规模达到51.21亿元，近几年我国超级活性炭市场规模与需求量走势如下图所示： 2011-2018年中国超级活性炭需求量市场规模走势 资料来源：智研咨询整理 相关报告：智研咨询发布的《2019-2025年中国超级活性炭行业深度研究及投资战略咨询报告》 我国超级活性炭研究起步相对较晚，尽管近年来研发不断推进，但是在一些技术难度大的领域却仍然落后于国外部分发达国家。超级电容活性炭作为高级活性炭的重要类型，在国内存在严重的供不应求的问题，严重依赖国外技术和产品进口。 目前中国超级活性炭市场主要竞争企业有，日本可乐丽公司、韩国PCT公司、朝阳森塬、天富科技等国内外企业。而日本可乐丽公司产品使用椰壳作为原料，采用水蒸气活化方法进行制备，占据国内绝大部分市场。国外企业市场占有率过五成，超级活性炭行业市场集中度较高。 我国超级活性炭生产企业规模相对较小，技术研发实力较弱，因此一直只能在中低端市场竞争，高端产品格局相对稳定，主要由可乐丽化学供应，呈现出高端市场垄断供应，中低端市场竞争激烈的竞争格局。 针对国内超级电容活性炭发展的技术和量产困境，北海星石碳材料科技有限公司经过10年的技术攻关，并在2017年制定了活性炭的产能规划。根据规划预计到2020年，公司超级电容器电极活性炭年产量可达5000吨，高端椰壳活性炭50000吨，活性炭纳米超滤复合碳材料制品2000吨，将成为国内最大的高端椰壳活性炭生产基地，及全球最大的以椰壳为原料的活性炭单一工厂。 同时，随着《战略性新兴产业发展规划》的发布，国家将大力发展新型功能材料、先进结构材料和复合材料，开展纳米、超导等共性基础材料研究和产业化，建设产学研紧密结合、具备较强自主创新能力和可持续发展能力的高性能、轻量化、绿色化的新材料产业创新体系和标准体系。活性炭作为超级电容核心电极材料和新型的功能材料，应用前景广阔。预计到2025年，中国超级活性炭需求将达到7.67万吨。 2019-2025年中国超级活性炭需求预测 资料来源：智研咨询整理 超级电容活性炭可以改善电容器功率特性，使电容器获得高比容和高功率密度，由活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构可以使电容器获得超大容量，并可实现电容器的快速充放电，反复充放电可达数十万次，电容器循环使用寿命大幅延长，并拥有极佳的超低温特性，使得其在电动车辆、混合动力车辆、电动工具、铁路系统、电力系统得到更为广泛的应用，以超级电容活性炭作为电极材料的超级电容器引领未来电容器的发展方向。 |
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