什么是超級電容器，超級電容的作用有哪些

超級電容器又名電化學(xué)電力電容器或雙電層電容器，是一種新式儲能器件，它運用電級/電解質(zhì)溶液交界層里的雙電層或者在電級頁面上產(chǎn)生迅速、可逆性的化學(xué)反應(yīng)來儲存能量。

超級電容器選用活性炭原材料做成多孔碳電級，另外在相對應(yīng)的多孔結(jié)構(gòu)電級中間添充溶液的酸堿性，如在兩邊增加工作電壓時，相對應(yīng)的多孔結(jié)構(gòu)電級上各自*反質(zhì)子，而溶液的酸堿性里的正負(fù)離子將因為靜電場功效各自*到與正電極片相對應(yīng)的頁面上，最終形成2個電力線路層。

因為活性炭原材料具備≥1200m2/g的極高比表面（即贏得了很大的電級總面積），并且電解質(zhì)溶液與多孔結(jié)構(gòu)電級之間頁面間距不上1nm（即贏得了很小的物質(zhì)薄厚），所以這樣的雙電層構(gòu)造的超級電容器比傳統(tǒng)物理學(xué)電容器的阻值要大一些許多，比容量能提高100倍左右，從而使得運用電力電容器開展大用電量的儲能技術(shù)得以實現(xiàn)。

現(xiàn)階段世界各國研究和持續(xù)發(fā)展的超級電容器可歸到下列幾種：

●兩層電力電容器（Doublelayercapacitor）

由高表層碳電極在溶液電解質(zhì)溶液（如鹽酸等）或有機化學(xué)溶液的酸堿性中所形成的雙電層電容器，如下圖6-12.1所顯示。該圖還強調(diào)出一個典型性雙電層的建立基本原理，顯而易見雙電層要在電池材料（包含其間隙中）與電解質(zhì)溶液交界層兩邊所形成的，雙電層容量大小在于雙電層上分離出來正電荷的總數(shù)，因而電池材料和碳酸鹽對容量產(chǎn)生的影響較大。一般都選用多孔結(jié)構(gòu)高面積碳做為兩層電力電容器電池材料，其比表面可以達(dá)到1000－3000m2/g，比電容器可以達(dá)到280F/g。

●贗電力電容器（Pseudo－capacitor）

由電級表面或是體相里的二維或準(zhǔn)二維空間上產(chǎn)生活性材料的欠電位差堆積，產(chǎn)生相對高度可逆性的化學(xué)吸附/吸附或空氣氧化/氧化反應(yīng)造成和電級電池充電電位差相關(guān)的電容器，又被稱為法拉第準(zhǔn)電容器；最典型的贗電力電容器是通過氫氧化物，如空氣氧化釕所組成的，其比電容器達(dá)到760F/g。但是由于空氣氧化釕很貴，已經(jīng)逐漸開始選用氧化鈷、氧化鎳和二氧化錳來替代；

●混和電力電容器（Hybridcapacitor）

由大半個產(chǎn)生兩層電容器的碳電極與大半個導(dǎo)電聚合物或其它無機物的表面反應(yīng)或電級置入反映電級等組成。如今在溶液電解質(zhì)溶液體系里，已經(jīng)有碳/氧化鎳混和電力電容器商品，與此同時已經(jīng)發(fā)展趨勢有機化學(xué)電解質(zhì)溶液體系碳/碳（鋰離子電池置入反映碳材料）、碳/二氧化錳等混和電力電容器。

除此之外，若依照電力電容器所采用的電池材料歸類，則可以分成炭基型、金屬氧化物型導(dǎo)電聚合物型；而按所采用的電解質(zhì)溶液種類歸類，則又可分為溶液電解質(zhì)溶液型非水電解質(zhì)型（大多為有機化學(xué)電解質(zhì)溶液型）。在有機化學(xué)溶液的酸堿性中，電容器工作標(biāo)準(zhǔn)電壓可以提高至2.5V左右。

超級電容器性能特性

超級電容器是處于電力電容器和充電電池間的儲能器件，它不僅具備電力電容器能夠快速充電放電的特征，且具有電化學(xué)電池的存儲原理，特性較為詳細(xì)下列。

超級電容器作為一種新型能源元器件，主要有以下主要特點：

（1）功率高

超級電容器的內(nèi)電阻不大，并且在電級/水溶液頁面和電池材料本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)均可以實現(xiàn)正電荷的高效存儲和釋放出來，因而它導(dǎo)出功率達(dá)到數(shù)KW/kg，是任何一種化學(xué)電池都所不具備的，是一般電瓶的數(shù)十倍。

（2）充電放電循環(huán)壽命長

超級電容器在充電放電環(huán)節(jié)中僅有正離子和電勢的傳送，沒有出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕而造成改變，所以其容積基本沒有損耗，循環(huán)壽命可以達(dá)到萬次數(shù)之上，遠(yuǎn)大于電瓶的充電放電循環(huán)壽命。

（3）電池充電時間短

就目前早已作出的世界級電容器充電實驗結(jié)論來說，在電流強度為7mA/cm2時（等同于一般電瓶充電電流強度），全電池充電時間只需10~12min，而電瓶在如此短時間內(nèi)是難以實現(xiàn)全充電。

（4）特殊功率和適當(dāng)比能量

對于一般電瓶而言，假如比能量高，其功率不會很高；而功率高，其比能量則不會很高。但超級電容器在享受1～5kW/kg高功率密度輸出與此同時，其比能量可達(dá)到5～20Wh/kg。若用它和電瓶組合在一起，便會構(gòu)成為一個兼具能量密度和高功率密度輸出儲能系統(tǒng)。

（5）存儲使用壽命長

超級電容器在電池充電以后的存儲環(huán)節(jié)中，盡管也存有細(xì)微的漏電電流，但是這種出現(xiàn)于超級電容器內(nèi)部正離子或反質(zhì)子轉(zhuǎn)移運動是什么在靜電場的影響下所產(chǎn)生的，并未出現(xiàn)有機化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，電池材料在電解質(zhì)溶液中都是較為穩(wěn)定，因而超級電容器的存儲使用壽命似乎是無限大。

（6）環(huán)境溫度范疇寬

超級電容器可以從-50～+75℃溫度環(huán)境下工作中，特性好于傳統(tǒng)式電力電容器和電瓶。

超級電容器的應(yīng)用

超級電容器的脈沖功率特性、比較長的運用產(chǎn)品使用壽命、可以在極端化溫度環(huán)境里靠譜操控的特性，徹底適用于這些必須在幾分之一秒至數(shù)分鐘時間反復(fù)電磁能單脈沖的應(yīng)用商品，使之變成運送、可再生資源、工業(yè)與消費電子產(chǎn)品及其他運用商品的最佳選擇儲能與電力輸送解決方法，比如在新能源電動車（EV/HEV）、軍用、輕軌站、航空公司、電動車、不間斷電源、發(fā)電量（風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電量）、通信、消費服務(wù)游戲娛樂電子器件、數(shù)據(jù)信號監(jiān)管等方面的開關(guān)電源運用方面有著遼闊的行業(yè)前景。

近些年，因為能源危機和環(huán)境保護(hù)需求，全球中對新能源電動車和油電混合汽車的需要愈來愈急迫，新能源汽車的重要部分為電瓶，但電瓶的峰值功率特點不能滿足車輛在運行、加快和上坡等必要的時候?qū)敵龉β室蟆３夒娙萜髟谛履茉措妱榆噧?nèi)與電瓶并接作輔助電源里的運用，能夠填補電瓶在輸出功率特點層面的缺陷。當(dāng)車輛處在高速行駛的狀態(tài)下，超級電容器處在充電狀態(tài)，在提速或載重量上坡必要的時候由超級電容器完成大功率充放電，忽然制動系統(tǒng)時，也可通過超級電容器的大功率電池充電消化吸收制動系統(tǒng)中產(chǎn)生的動能。超級電容器的應(yīng)用能夠滿足新能源汽車的運行、制動系統(tǒng)和上坡過程中對大功率充放電的需要，具有均衡電瓶負(fù)荷的功效，可延長電瓶的使用期。