勇立創新潮頭·上海產業菁英｜吳明霞：“儲能閃電俠”走出中國技術路線

超級電容器，被稱爲新能源裝備領域的“儲能閃電俠”，相較於鋰電池，它有着超長的循環壽命和超高功率密度，能在極短時間內完成充放電。

“如果把儲能容器比作一瓶水，那麼，鋰電池就相當於瓶口窄小、但肚量大的細口瓶，充電時瓶口只能流出細細水流，而超級電容器則好似一個廣口瓶，嘩啦啦一下子就能倒出很多水來。”上海奧威科技有限公司副總經理、工程中心副主任吳明霞生動地解釋道，“美中不足的是，超級電容器這個瓶子容量不大，而我們要做的超級電容器，就是在把‘瓶口’做寬的同時把‘肚子’也做大，再兼顧高功率和高壽命。”

這個“既要又要”兼具鋰電池與超級電容器優點的儲能容器，原理聽起來不難理解，但對於吳明霞及其團隊來說，卻是埋頭十餘年的苦幹。自2008年開始實驗室預研，上海奧威科技研製的高能量混合型超級電容器於2012年在滬投用，並在不斷迭代中達到國際領先水平，走出一條具有中國特色的超級電容器技術路線。

打碎進口“濾鏡”，大力提升國產替代率

對於超級電容器來說，高能量、高功率和長壽命堪稱一個“不可能”三角，彼此性能存在衝突。吳明霞及團隊認爲，如果要想兼具鋰電池和超級電容器的優點，同時實現高比能量和高比功率，是不是可以在同一個體系內結合應用二者的材料？於是，2008年起，她與團隊着手進行正負極材料、電解液、隔膜的匹配，最終開發出的混合型超級電容器，爲行業內首創。

在研發過程中，高度依賴進口的核心原材料成了吳明霞團隊遇到的最大困難。“一開始我們主要從日本和歐美國家進口核心原材料，不僅貴，貨源也不穩定，隨時可能面臨斷供問題。”她告訴記者，有時好不容易測試了一種材料的穩定性能，原料換一個型號可能就要重新開始。

於是，吳明霞及團隊將目光轉向國內，一邊研究產品，一邊積極與國內各大院校、企業合作，同步開展國產材料的研究。然而，國產替代並非易事。“針對超級電容器中的每一種核心材料，我們都要找多家國內廠商進行比對。”吳明霞說，僅極片所需的活性炭，團隊就測試了上百種國內可替代產品。十餘年的不懈努力下，目前，上海奧威科技研發的混合型超級電容器在某些型號上的國產率已達100%。

不僅實現國產化，更重要的是，混合型超級電容器的路也跑通了——不久前，公司最新一代產品剛剛通過上海技術交易所的成果鑑定，證實其能量密度達到140瓦時/千克，整體綜合技術水平達到國際領先水平；同時，在與國內外知名企業的典型產品如美國MAXWELL、日本武藏、印度SPEL等對標中，上海奧威科技混合型超級電容器的綜合指標都具有明顯優勢。

那麼，表現在使用場景中，140瓦時/千克是什麼概念？目前，這一產品正應用於上海26路公交車上。吳明霞舉例解釋，2000年左右，超級電容器的能量密度普遍在6瓦時/千克，如果這樣的電容器用在26路車上，基本每一站都要補電；而現在搭載了140瓦時/千克超級電容器的車，可以一口氣跑20多公里，中間無需充電。

拓寬應用領域，率先制定國際標準

有着優越性能的混合型超級電容器也打開了儲能設備的應用新思路。“既然固定線路的公交車可以使用，那麼，同樣是從甲地到乙地固定往返的輪渡新能源船隻，是不是也能用超級電容器來充電？”吳明霞告訴記者，此前，新能源船隻使用的大多是鋰電池。但儲電量大的鋰電池對輪渡船隻來說“綽綽有餘”，於是，吳明霞與團隊打開思路——爲新能源船換裝儲電量較小但充放電速度更快的超級電容器，這樣不僅能節省成本，還更安全。

2017年開始，吳明霞及團隊與中國船級社（CCS）、中船集團以及多家船東共同進行現場試驗，經過長達兩三年的穩定性和可靠性驗證，最終中國船級社將超級電容器納入其規範和指南之中。與此同時，吳明霞還牽頭制定行業標準《SJ-T 11894-2023船用超級電容器總規範》，於2023年頒佈實施，標誌着超級電容器突破在新能源船舶領域的應用瓶頸。“今年，我們和上海海事局共同向國際海事組織（IMO）海安會第110屆會議提交的‘船用超級電容器技術最新應用案例’提案也被採納了。”吳明霞說。

“其實，十幾年前剛入行時，我就發現，國際巨頭所壟斷的技術和材料並不是‘神話’。”吳明霞說，我們用實際行動證明，我們完全有能力自主研發並達到國際領先水平，甚至是引領國際標準的制定。

展望未來，吳明霞坦言，目前國內新能源行業還是比較“卷”，對成本、品質要求越來越高。她與團隊也將踏上新徵程，包括進一步提升超級電容器性能、與鋰電池形成錯峯優勢，以自動化、智能化、國產化降低生產成本等。

人物小傳

吳明霞，上海奧威科技有限公司副總經理、工程中心副主任，從事新材料與新能源領域工作17年，主要負責快充儲能器件及超級電容器的一線研發和應用推廣。先後獲評2022年“上海工匠”、2023年“明珠工程師”、2024年“明珠領軍人才”、2024年“上海東方英才拔尖項目”。