スーパーキャパシタ開発の革新：過去、現在、そして未来

パワーエレクトロニクス産業は、帯電の傾向は、産業ドメインの広い範囲を貫通し、ハイテクパワー電子デバイスの必要性を伴うように、スパイラルやショーに衰えるの兆候はなかったです。近年、より高速なストレージ、効率的な電力管理、およびエネルギー最適化の不可欠性に端を発して、高度な電力ストレージソリューションの必要性が著しく高まっています。

パワーエレクトロニクス業界のアプリケーション主導の性質は、コンデンサなどの電力貯蔵ソリューションの開発において重要な役割を果たしてきました。コンデンサの充電における相対的な時間効率は、多数の電力貯蔵装置でのそれらの実装を促している。ただし、コンデンサの電力貯蔵能力が向上する可能性は依然としてあり、その結果、ウルトラキャパシタまたは電気化学キャパシタ（EC）としても知られるスーパーキャパシタの開発が進んでいます。

スーパーキャパシタの出現を引き起こした効率的な電力貯蔵に焦点を当てる

産業の発展が電化の傾向を中心に展開し始めると、スーパーキャパシタの設計の革新がペースを上げました。ゼネラルエレクトリックを含む世界的な巨人は、主要な電化イネーブラーとしての産業におけるスーパーキャパシターの需要の高まりを利用するために、スーパーキャパシターの設計改善に専念する実験を実施しました。 NECコーポレーションは、スーパーキャパシタを世界に商業的に導入した最初の数社の1つでした。オハイオ州のスタンダードオイルカンパニー（SOHIO）は、主に本発明に起因しています。

より効率的なエネルギー貯蔵ソリューションとして超伝導体が登場した後、ECテクノロジーの人気は急速に高まりました。スーパーキャパシタの設計は、最初の商用発売以来、数世代にわたって進歩してきました。パワーエレクトロニクス業界の研究機関や大手企業は、スーパーキャパシタのコスト効率とパフォーマンスをさらに向上させるために、製造方法と材料の革新に引き続き注力しています。

研究所はスーパーキャパシターの革新的な製造手順を発見しました

スーパーキャパシターの優れた動作特性にもかかわらず、メーカーは、バッテリーと比較して、高い製造コストとスーパーキャパシターの低いエネルギー貯蔵能力を制御するのに依然として苦労しています。また、スーパーキャパシタの耐久性に関連する懸念により、産業用アプリケーションでの採用がある程度制限されています。これらの懸念に応えて、スーパーキャパシター製造会社は、スーパーキャパシターのより優れたバージョンを設計するための研究開発（R&D）に多額の投資を行ってきました。

過去5年間にスーパーキャパシタ市場を形作った研究ベースのイノベーションのいくつかは、

2013年2月、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究者は、消費者向けのLightScribeDVDバーナーを使用してマイクロスケールのスーパーキャパシターを製造するための画期的で費用効果の高い製造方法を発見しました。これらのマイクロスーパーキャパシタは、1原子の厚さのグラファイト状炭素の層で構成されており、小型化された電子デバイスに簡単に統合できます。グラフェンの2次元シートを新しい製造技術と組み合わせて使用することで、研究者は製造コストを大幅に削減し、スーパーキャパシタの適用範囲を拡大することができます。
2013年7月、蔚山科学技術大学（UNIST）の研究者は、スーパーキャパシタの製造に使用できる3次元メソポーラスグラフェンナノボール（MGB）を大量生産する革新的な方法を開発しました。研究者らは、メソポーラスグラフェンの特性により、スーパーキャパシタのスケーラビリティ、品質、およびコスト効率が向上し、電気自動車への応用範囲が広がると予測しました。
2014年8月、オーストラリアのモナシュ大学のエンジニアは、スーパーキャパシター内でグラフェンを製造する新しい方法を開発し、商用デバイスの10倍のエネルギー密度を向上させました。エンジニアは、従来の製紙方法と同様のプロセスで巨視的なグラフェン材料を作成しました。さらに、彼らはさらに、溶液ベースの化学物質であるグラフェン中の酸化グラファイトを減らすことにより、エンジニアはグラフェンと10倍エネルギー密度の高いスーパーキャパシタの商業化のための新しい道を開くことができることを確認しました。
韓国の研究者グループは、2014年8月に、スーパーキャパシタ電極に非常に革新的でありながら非常に適した代替材料を発見しました。彼らは、スーパーキャパシタでタバコフィルターを使用する方法を考案しました。これは、高出力で高性能の炭素ベースの材料に変換できます。密度。研究者は、使用済みのタバコフィルターを使用して、市販の炭素よりも多くの電気エネルギーを蓄えることができました。

ユビキタスなスーパーキャパシタ材料開発への焦点

高性能材料の開発への動きは、ウェアラブル家電や電気自動車などのさまざまな産業用途でのスーパーキャパシタの需要がますます高まっていることから、スーパーキャパシタメーカーの間で完全に明白になっています。グラフェンは依然としてスーパーキャパシターに適した材料の1つですが、進行中の研究活動はスーパーキャパシター市場の展望に大きな変化をもたらしています。

アムステルダム大学のヴァントホフ分子科学研究所の化学者のグループが、燃料電池プロジェクトの実験を行っているときに、スーパーキャパシターの新しい材料を発明しました。研究者らは、多孔性の高いスーパーキャパシター材料は低コスト、軽量、無毒であり、輸送、電子機器、エネルギー貯蔵装置などのスーパーキャパシターの潜在的な商用アプリケーションで使用できることを発見しました。

カリフォルニア大学サンタクルーズ校とローレンスリバモア国立研究所（LLNL）の別の科学者グループは、超高速3D印刷グラフェンを使用して、ミリメートルのオーダーの厚さを減らし、電力密度や静電容量保持などのスーパーキャパシタの性能特性を改善しました。

折り畳み式スーパーキャパシタは、それは柔軟性があるとして、特にウェアラブル電子製品には、長い間多くのエネルギーを格納することができジョージア工科大学と高麗大学からの技術者によって普通紙で作られました。世界中の科学者、エンジニア、および研究者は、電力の損失を一度に回避するために、主にスーパーキャパシタの電力密度とエネルギー密度のバランスをとることに焦点を合わせています。

スーパーキャパシタの製造に使用される材料の最近の開発と革新は、主に自己放電または短絡の可能性を減らすことに集中しています。スーパーキャパシター市場の利害関係者は、他のどのタイプのスーパーキャパシターよりも高いエネルギー密度を反映できる疑似キャパシターおよびハイブリッドキャパシターのさまざまな性能特性を利用することを目指しています。

電気二重層キャパシタの需要はスーパーキャパシタ市場全体で依然として最も高いままですが、ハイブリッドキャパシタはさまざまな産業用アプリケーションで需要の急増を目の当たりにしています。

自動車産業–スーパーキャパシターメーカーの主要な成長可能分野

自動車セクターは、現在、スーパーキャパシターなどの高品質のエネルギー貯蔵デバイスのメーカーにとって、成長の可能性が高い分野です。2013年に、スーパーキャパシタの自動車アプリケーションは1/5未満を占め^番目のスーパーキャパシタ市場の売上高シェアの。しかし、自動車産業の最近の発展に伴い、自動車はスーパーキャパシタの最も重要な用途の1つになっています。

自動車メーカーが石油産業への依存を減らすことに焦点を合わせ、厳しい環境規制を課す統治機関により、電気自動車の成長見通しは有望であると予測されています。これにより、スーパーキャパシタの製造業者は、急速に進化する自動車産業において有益な機会に目を向けるようになりました。

電気自動車やハイブリッド電気自動車に適したスーパーキャパシターの開発は、スーパーキャパシター製造会社の最も重要な事業戦略の1つです。一方、自動車メーカーも最も効率的な電気自動車の展開を目指して競争しており、高品質のエネルギー貯蔵システムを探すことを正当化しています。これは最終的に、急速に進化する自動車産業におけるスーパーキャパシタの革新の範囲が拡大し続けることを反映しています。

2019年2月、自動車およびエネルギー業界の世界的巨人であるTesla Inc.は、バッテリー技術の大手企業であるMaxwell TechnologiesInc。を約2億1,800万米ドルで買収したと発表しました。同社は電気自動車の有利な機会を活用することを目指しており、今回の買収により、自動車の充電機能を高速化できるスーパーキャパシタの分野の専門知識を追加する予定です。

2018年5月、世界をリードする高級車メーカーであるRolls-Royceは、英国を拠点とするテクノロジーの新興企業であるSuperdielectrics Ltdとコラボレーション契約を締結し、スーパーキャパシターの可能性を探り、最先端の高エネルギー貯蔵装置を開発しました。技術。このパートナーシップにより、ロールスロイスは材料科学の専門知識とスーパーダイエレクトリックの親水性ポリマーを組み合わせて、世界クラスのスーパーキャパシターバッテリーアプリケーションを開発することを目指しています。

ランボルギーニは、自動車産業の電化の際にスーパーキャパシターの並外れた特性を活用することを計画している自動車会社のパックに加わるもう1つの主要な自動車メーカーです。同社の最高技術責任者は最近、同社が以前にランボルギーニアヴェンタドールのスーパーキャパシターをスターターバッテリーに使用したことを宣言しました。専門家は、アヴェンタドールの後継車が同じスーパーキャパシタを使用する可能性があると予測しています。

絶えず進化する自動車産業は、スーパーキャパシターメーカーにとって非常にエキサイティングな競争環境を生み出しています。スーパーキャパシターの性能の絶え間ない進歩の探求は、今後数年間でスーパーキャパシター市場にいくつかの画期的な革新を引き起こす可能性があります。

エレクトロニクスおよびエネルギーおよび電力産業の展望におけるスーパーキャパシタの役割

自動車および運輸業界は、今後10年間でスーパーキャパシタ市場の収益シェアの3分の1以上を占めると予想されています。新時代の自動車産業におけるスーパーキャパシタの栄光の未来にもかかわらず、家電およびエネルギーおよび電力産業は、スーパーキャパシタ市場の発展において大きなシェアを保持する可能性があります。

スーパーキャパシタは、バッテリーやエネルギー貯蔵システムで動作するあらゆる電子製品の主力製品として宣伝されています。今後数年間で、スーパーキャパシタはさまざまな業界でユビキタスに受け入れられる可能性があります。スーパーキャパシター市場の将来は、現代のウェアラブルや家電製品の将来を牽引するECの出現を目の当たりにする可能性があります。ソーラースーパーキャパシタも将来のものであり、ウェアラブルセンサーの展望、特にウェアラブルヘルスデバイスで大きな販売の可能性があると予想されています。

パワーエレクトロニクス業界で進行中の研究活動と開発は、近い将来、バッテリーを置き換えるスーパーキャパシターを示唆し続けています。エレクトロニクス、エネルギーと電力、軍事と防衛、航空宇宙などのさまざまな産業分野でのスーパーキャパシタの用途の増加に伴い、スーパーキャパシタの世界市場は2028年までに55億米ドルを超えると予想されています。スーパーキャパシタ市場の指数関数的な成長率は研究者、製造業者、およびその他の業界の利害関係者にとって有利な機会を拡大することが期待されています。

Aditi Yadwadkar は、経験豊富な市場調査ライターであり、エレクトロニクスおよび半導体業界について幅広く執筆しています。Future Market Insights（FMI）で、彼女はエレクトロニクスおよび半導体の研究チームと緊密に協力して、世界中のクライアントのニーズに応えています。これらの洞察は、FMIによるスーパーキャパシタ市場に関するレポートに基づいています。