超级电容器是一种介于传统电容器与二次电池之间的功率型储能器件,其核心优势在于高功率密度、快速响应、长循环寿命和宽温域工作能力。根据储能机理,超级电容器主要分为双电层电容(EDLC)、赝电容和混合锂离子电容(LIC)三类,其中EDLC以纯物理静电吸附方式储能,具有高倍率充放电和长寿命优势,而LIC结合了锂电池的高能量密度与EDLC的高功率特性,成为未来高密度AI机柜的优选方案。在AIDC场景中,EDLC与LIC形成分工,前者用于高功率、低内阻和长寿命需求,后者则承担更高能量密度和空间效率任务。超级电容器与BBU共同取代传统UPS和短期电池储能,提升系统效率并减少2%-3%的转换损耗。 随着AI芯片功率波动加剧,供电架构向高压直流化演进,超级电容器在毫秒级响应、削峰和稳压方面发挥关键作用,尤其在GPU瞬态功率冲击场景中表现突出。其应用覆盖工业、交通、消费电子、医疗等多个领域,其中在轨道交通、风电变桨系统和汽车启停辅助等场景中已形成稳定需求。全球超级电容器市场正快速增长,预计2025年市场规模达28亿美元,2030年将突破442亿元,其中AIDC应用将成为核心增长点。 在产业链方面,上游材料包括活性炭、隔膜和电解液,其中活性炭是关键,国内企业如元力股份已实现高比表面积电容炭量产,打破日本可乐丽垄断。中游制造环节,江海股份、思源电气、东阳光、火炬电子等企业布局超级电容业务,部分已实现规模化生产。国际厂商如Maxwell、Skeleton、Musashi在技术与产能上占据优势,其中Musashi的HSC方案已应用于英伟达GB300服务器,成为AI电源系统的重要组成部分。随着AIDC对超级电容器的需求提升,国产厂商有望在供应链中占据更大份额,实现技术突破与产能扩张。 目录 一、超级电容概念....................................................................................................................................................3二、超级电容行业现状............................................................................................................................................8三、超级电容产业链和应用场景..........................................................................................................................11四、超级电容竞争格局..........................................................................................................................................20五、超级电容行业趋势前瞻..................................................................................................................................221、超容有望成为AIDC标配.......................................................................................................................222、AIDC超容迎量价齐升,预计突破百亿市场规模.................................................................................28六、相关公司..........................................................................................................................................................291、江海股份:超级电容开启第二成长曲线................................................................................................292、烯晶碳能(思源电气控股)....................................................................................................................323、东阳光:超级电容已实现交付,向AI服务器电源领域布局............................................................344、火炬电子:研发为魂、技术为核,中科超容筑牢发展硬实力。........................................................355、元力股份:国内木质活性炭龙头企业,收购境外股权强化国际布局................................................366、美国超级电容代表企业:Maxwell...........................................................................................................377、欧洲超级电容代表企业:Skeleton...........................................................................................................388、日本超级电容代表企业:Musashi...........................................................................................................39 一、超级电容概念 超级电容是一种高性能电子器件,核心能力在于短时间内完成能量吸收与释放。超容是一种新型的储能器件。相比锂电池通过化学反应储存能量,超容主要是物理过程,具备功率密度高、响应速度快、循环寿命长、温度范围宽、安全等特点。 超级电容器是介于传统电容器与二次电池之间的功率型储能器件。按照储能机理划分,超级电容主要包括双电层电容(EDLC)、赝电容和混合电容(HSC)三类,其中锂离子电容(LIC)是混合电容的代表路线。其中,双电层超级电容(EDLC)是目前主流超级电容,混合超级电容(HSC/LIC)由于具有更高的能量密度故成为未来研究的主要方向。AIDC场景中,EDLC与HSC/LIC正在形成分工:前者守住高功率、低内阻和长寿命,后者承担更高能量密度和空间效率。 超级电容优势在毫秒级响应、极高循环寿命、平抑GPU脉冲负载,BBU优势在更长备电时长和更高能量密度。在800VDC的转型过程中,电源机架直接连接在800VDC总线上,并容纳BBU和超级电容器,BBU在停电期间提供秒级到分钟级的过渡,超级电容器吸收毫秒级的GPU负载瞬变,它们共同取代了集中式短期电池储能和UPS功能,且没有UPS组合所产生的2%-3%的转换损耗。 随着AI芯片功率波动加剧,供电架构向高压直流化、器件固态化、响应微秒化演进,价值量向靠近芯片端的快速响应器件(MLCC、CBU、BBU等)和新型设施级电力电子设备(SST)转移。 超级电容器是一种高性能电子器件,具有高能量密度、高功率密度和长寿命等特点。它比传统电容器具有更高的能量密度,同时可以在短时间内释放大量的能量,充放电循环可以达到上百万次,而不会出现明显的退化性能,与传统电池相比寿命要长得多。 根据能量储存机制,超容主要分为双电层电容(ElectricDoubleLayerCapacitor,EDLC)、赝电容(Pseudocapacitor)及混合锂离子电容(LithiumIonCapacitor,LIC)三条路线。 EDLC(功率型,纯物理静电吸附):单体内部结构主要包括一对活性炭电极(高比表面积)、隔膜和有机电解液。EDLC可以被看作是两块悬浮在电解质中的非反应性多孔电极板,正极吸引电解质中的负离子,负极吸引正离子,实际上形成了两层电容储存层,充放电过程电解液成分不变。 赝电容:电极表面快速可逆法拉第氧化还原反应,无本体离子嵌入。能量密度优于EDLC,但多次氧化还原循环易引发材料损耗,循环寿命短。 LIC(能量型):也称作混合超容(HybridSuperCapacitor,HSC),结合了锂电池的负极和EDLC的正极,并采用含锂盐的电解液,在负极表面发生氧化还原反应。 超容主流的两条路线在性能和功能上有差异。EDLC在能量储存过程中不会发生化学反应,且过程是可逆的。相比LIC的核心优势在于功率密度更大、充放电倍率更高和循环寿命更长,但能量密度存在短板。 不同类型的电容,功能和应用场景差异较大。电容属于被动元器件,核心作用是储能、滤波、稳压等。超容相比普通电容,典型特征是容量及能量密度大等,但工作频率低、单体电压较小。适合进行大功率削峰和机柜级能量补偿。 超级电容配置数量,可根据系统电压、功率和持续时长要求进行物理推算。核心测算公式为:1)能量公式:E=P×t;2)电容容量公式:C=2E/(V₁²−V₂²);其中V₁为母线起始电压(电容充满时电压),V₂为放电终止电压(PSU允许的最低工作电压)。单Shelf内部通过多颗电芯串联升压与并联扩容的方式实现目标电容值,多个Shelf叠加并联以覆盖不同AI负载的动态波动幅度。 二、超级电容行业现状 全球超级电容市场正经历前所未有的高速增长期。据BusinessInsights统计数据显示,2025年全球超级电容市场规模已达28.0亿美元6。展望未来,市场增长动能强劲,预计2026年市场规模将达到32.9亿美元,至2032年将进一步增长至95.1亿美元。2026年至2032年间,市场年复合增长率(CAGR)预计将达到19.4%,展现出行业高速增长的确定性态势。 AIDC工作负载对电力消耗要求很高,传统电池及电源系统无法快速提供电力。AIDC面临的最大挑战之一是AI系统波动的电力需求。从运行训练算法到处理海量数据集,人工智能模型需要突发性的电力供应,而传统的电池和电源系统无法快速提供足够的电力。 超级电容提供高速电力输出,平抑AIDC电力尖峰,保障GPU稳定运行。与依赖化学反应储存和释放能量的传统电池不同,超级电容器通过静电方式储存能量,能够瞬间释放能量,从而提供高速电力输出,满足人工智能工作负载等快速变化的应用场景。当AIDC出现电力尖峰时,超级电容可快速释放储存的能量,平抑尖峰,确保高性能计算单元(例如GPU)的稳定运行,保障系统持续平稳运行,不会因电力波动或浪涌而中断,否则可能导致停机或性能下降。 GPU需要稳定的电源才能高效运行,超级电容能提升整体AIDC效率。超级电容器能快速够提供所需的能量,避免性能中断,确保GPU连续运行,同时降低高达45%的能源浪费。PUE(电力使用效率)是评估数据中心能效的关键指标。计算方法为将整个设施的总能耗除以IT设备所用的能量。PUE越接近1.0,数据中心效率越高。用于削峰的超级电容器有助于在高需求