在“冒險”中前行

李瑚 尹嫦月

手機充電僅需2秒、太陽能路燈一個早上的充電量就可以滿足7天的照明，汽車剎車時的制動能量可被瞬間回收并儲存……這就是超級電容器的神奇功能。它是近年來隨著新材料科學的突破而出現(xiàn)的一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的新型綠色環(huán)保物理儲能器件，是對化學儲能技術(shù)的有益補充。

日前，由湖南耐普恩電能科技有限公司（下稱“耐普恩”）自主研發(fā)的超級電容器生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，這是國內(nèi)第一條年產(chǎn)100萬只超級電容器生產(chǎn)線，它涵蓋了極片制備、單體組裝全工藝流程。有業(yè)內(nèi)人士表示，這標志著國內(nèi)超級電容器行業(yè)長期被國外廠商壟斷的局面將被打破，必將加速我國超級電容器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

然而，完成這一對中國超級電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義的耐普恩公司其實只是一家創(chuàng)辦僅四年的年輕企業(yè)。從初創(chuàng)到發(fā)展壯大，從科研創(chuàng)新到市場抉擇，耐普恩的成長之路上總是伴隨著各種“冒險”，但正所謂“知者不惑，勇者不懼”，耐普恩憑借著智慧和勇敢，在超級電容器領(lǐng)域闖出了自己的一片天。

光看長相，超級電容器和電池一樣，只是“身材”算得上是加大號。但同樣身為儲能元件，超級電容器區(qū)別于電池的“超級”之處何在？

“超級電容器是一種物理式儲能裝置，就像把水倒進水杯再倒出去一樣直接、快速，這個過程中不會發(fā)生化學反應(yīng)，水量可多可少。而以鉛酸蓄電池、鋰電池為代表的化學式儲能裝備則是把電能轉(zhuǎn)變成化學能，再把化學能轉(zhuǎn)變成電能釋放出來，充放電的速度必然變慢。”耐普恩董事長黃浩宇對自家“寶貝”的優(yōu)點如數(shù)家珍，“得益于物理式儲能的特征，超級電容器在常溫下可循環(huán)使用100萬次，充電10秒至10分鐘即可達到額定容量的95%以上，無污染及爆炸風險?！倍瘜W式儲能充電次數(shù)在1萬次以內(nèi)，充電時間長達數(shù)小時，存在爆炸與污染環(huán)境的風險。

然而，稱得上超級電容器專家的黃浩宇，此前與這種高新技術(shù)并無交集。他們的緣分來得偶然，卻結(jié)得深厚。軍人出身的黃浩宇從商多年，一次，正在加拿大出差的他在當?shù)刭I了一份《環(huán)球華報》，其中一篇關(guān)于“未來20年的六大超級技術(shù)”的報道吸引了他的注意，全篇閱讀下來，超級電容器作為“一種有無限發(fā)展可能的超級技術(shù)”深深印在了他的腦海中。

回國后，黃浩宇竟在一次講座上與超級電容器重逢，這次偶遇的不只是超級電容器，還有他的老朋友鐘暉。鐘暉是中南大學冶金科學與工程學院教授，與電子材料打了多年“交道”，對超級電容器也有所研究。在老朋友的介紹下，黃浩宇了解到，超級電容器雖好，卻是一根難啃的硬骨頭。湖南曾有企業(yè)對超級電容器進行了多年研發(fā)，但關(guān)鍵技術(shù)無法突破，最后以失敗告終，國內(nèi)能批量生產(chǎn)并達到實用化水平的企業(yè)不到20家。而隨著電動汽車等對短時間迅速充電的需求，超級電容器必定會成為市場主角。美國、日本和俄羅斯等國已在研發(fā)生產(chǎn)上占據(jù)領(lǐng)先地位，且建立了專門的國家管理機構(gòu)（如美國USABC）制定國家發(fā)展計劃。

骨頭再硬也要啃。憑著商人的直覺和軍人的勇氣，黃浩宇認定了超級電容器這只“潛力股”。2010年，黃浩宇與鐘暉等人合作，成立了湖南耐普恩電能科技有限公司，做了別人想做而不敢做的事，開啟了自己全新的創(chuàng)業(yè)之路。

看似薄如紙、兩面黑漆漆的極片，是超級電容器制造的核心部件，其成本占總成本的50%以上。雖然國內(nèi)企業(yè)涉足超級電容器領(lǐng)域已有十多年歷史，但一直缺乏核心的極片生產(chǎn)技術(shù)，無奈只能依靠高價進口。黃浩宇認為，“前輩們”在這條路上已經(jīng)跑遠了，若想趕超他們，就必須站在一個新的起點上，極片的生產(chǎn)就是突破口。耐普恩成立時的目標就是研發(fā)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超級電容器極片。

超級電容器是一種容納電荷的裝置，如果把電荷比喻成蜜蜂，蜜蜂有自己賴以生存的巢穴，蜂巢里的洞穴越多，可以生存的蜜蜂就越多，也就意味著電荷越多?；钚蕴亢写罅课⒖?，是制作“蜂巢”的絕佳材料，將活性炭涂抹在集流體上就能制成極片。在涂抹過程中，粘結(jié)劑的選擇十分關(guān)鍵。粘結(jié)劑過多會把微孔堵住，電荷進不來，量過少則會涂抹不上。耐普恩的生產(chǎn)技術(shù)副總經(jīng)理劉繼波曾在這個環(huán)節(jié)上絞盡腦汁，停滯不前?！耙呀?jīng)記不清看了多少本書，光是下載的電子書就有1000多兆，還做了上百次試驗，可一直沒有突破?！?/p>

創(chuàng)新靈感往往在不經(jīng)意間迸發(fā)。2009年的一天，當試驗再次走進死胡同，劉繼波不得不改道而行，回到書中繼續(xù)尋找靈感。功夫不負有心人，這次，書中的一句話讓他的思路清晰起來。劉繼波選擇了一種全新的粘結(jié)劑體系，并通過實驗驗證了可能性。之后，他和團隊經(jīng)過不斷嘗試終于合成了一種新型粘結(jié)劑，使處理后活性炭與集流體附著力強，并首次采用二次混漿制片工藝，改善了活性炭顆粒的分散性能和粘結(jié)性能，在保持粘結(jié)性能的同時明顯改善了電接觸性能，降低了內(nèi)阻。2011年，“低內(nèi)阻超級電容器極片制備新技術(shù)”通過了湖南省科技廳組織的科技成果鑒定，以中國工程院院士黃伯云為主任的鑒定委員會認為，該成果性能達到國際先進水平。

在此基礎(chǔ)上，公司研發(fā)團隊制備出了性能穩(wěn)定、功率密度高的超級電容器單體和模組。為了在保證產(chǎn)品性能的同時有效降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力，耐普恩還在生產(chǎn)設(shè)備上下足了功夫，對配料、涂布、軋制、焊接、測試等工序全部進行了大膽創(chuàng)新。

“現(xiàn)在生產(chǎn)線上的工作人員不到30人，而其他同等規(guī)模的生產(chǎn)線需要近200人，其中的秘密就在于我們買了別人舍不得買、不敢買的設(shè)備。例如在涂布工序上，廠家一般都是采用單面涂布，而我們采購了最新研制、價值600萬的‘雙面同時擠壓涂布機，既減少人力，又能大幅提升涂布的效率和精度?！眲⒗^波認為，“傳統(tǒng)設(shè)備雖然不會出大問題，但也難有上佳表現(xiàn)。相反，敢于冒險嘗試新事物才會有更大的收獲?！?/p>

不過，耐普恩的投入并不盲目，每一道工序的確定、每一臺設(shè)備的選擇都經(jīng)過了改良創(chuàng)新、謹慎思考。對不能滿足要求的設(shè)備，公司提出改進方案，交由設(shè)備廠家“量身定做”，然后在現(xiàn)場試驗中不斷提出問題、解決問題。為了達到理想效果，黃浩宇和劉繼波常常親自上陣，嚴格把關(guān)，一年多的時間都在河北、上海、深圳等設(shè)備廠家做試驗。沒來得及好好享受做老板的愜意，倒先體會了一把工人的辛勞。

新能源汽車日益受到關(guān)注，充電慢、耗電快、壽命短的電池卻成了發(fā)展的絆腳石，而大容量、能快速充電的超級電容器正是解決之道。于是，企業(yè)把目光紛紛投向這塊大蛋糕。

是隨大流、蜂擁而上擠入這條陽光大道，還是敢于冒險、另辟蹊徑獨行羊腸小路？耐普恩選擇了后者。“別人都在搶占的市場，我們降價殺進去，對誰都不利。勇敢地向旁邊走一步，小路也能走出寬廣天地?！睙o論是負責技術(shù)創(chuàng)新的研發(fā)人員，還是執(zhí)掌決策大權(quán)的股東，都認可“向?qū)挾小钡睦砟?，在這種氛圍下，超級電容器應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)進展順利。

超級電容器最大的殺手锏是可以瞬間吸收或釋放極高的能量，充電時間僅需幾秒。針對這一特性，耐普恩與湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院合作，研發(fā)出“電梯用超級電容器節(jié)能與應(yīng)急平層供電裝置”，把電梯下行產(chǎn)生的能量儲存起來轉(zhuǎn)化成電能，“以備不時之需”或沖抵日常耗電，讓下降中的電梯不再“白做功”，從而達到節(jié)能效果。據(jù)權(quán)威機構(gòu)現(xiàn)場檢測，安裝該裝置后，電梯的節(jié)能效率可達到30%左右。憑借出色的節(jié)能效果，該裝置已被錄入《長沙市節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品推薦目錄（第一批）》。

此外，耐普恩生產(chǎn)的650F、1200F、2000F、3000F超級電容器單體已經(jīng)在風光互補燈儲能系統(tǒng)、AGV機器人儲能系統(tǒng)、汽車啟停裝置等方面得到了實質(zhì)性應(yīng)用。

交通擁堵時，汽車尾氣排放量非常大。如果能在汽車短時停止運動時停止發(fā)動機的運行，并將制動過程中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能儲存在超級電容器里，之后再利用電能迅速啟動發(fā)動機，這樣就能減少燃油消耗和CO2排放，既經(jīng)濟又環(huán)保。初步計算，在擁堵的交通條件下，啟停技術(shù)加上制動能量回收可節(jié)約16%至18%的燃油?！斑@些角落里的蛋糕其實也不小，如啟停系統(tǒng)在歐洲、日本的覆蓋面已經(jīng)很廣，在我國卻水土不服，這無疑有很大的潛在市場。雖然市場的壯大需要時間，但全國有這么多車輛，若是能發(fā)展起來將不可小覷?！睂ΜF(xiàn)在公司的奮斗方向，黃浩宇非常有信心。

生命是場大冒險，只有勇敢者才能遇見奇跡。耐普恩從無到有，從有到優(yōu)，離不開99%的汗水，更少不了1%的勇敢抉擇。