超級電容器

超級電容器（Supercapacitor），也叫電化學(xué)超級電容器（Electrochemical Capacitor）或超級電池（Ultracapacitor），是一種高能量、高功率密度的新型儲能設(shè)備。與傳統(tǒng)鋰離子等化學(xué)電源相比，超級電容器具有快速充放電、長壽命和高效率等優(yōu)點，且無污染、可循環(huán)利用。

1.超級電容器結(jié)構(gòu)及工作原理

超級電容器的基本結(jié)構(gòu)由兩個帶電極板和一個介質(zhì)層組成。在充電過程中，電荷被存儲在金屬電極板上的導(dǎo)電聚合物或活性炭表面上，形成電極-電解介質(zhì)-電極的結(jié)構(gòu)。電極材料的選擇會影響最大電壓、電容量和耐久性。

超級電容器的工作原理基于物理吸附、雙電層和紅ox反應(yīng)等現(xiàn)象。電容器存儲電能的能力取決于金屬電極表面積、電解質(zhì)的離子濃度和介質(zhì)的厚度。當(dāng)電壓施加到電容器上時，正負電荷分離并在電容器板上儲存能量，而不是通過化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)。

2.超級電容器應(yīng)用

由于超級電容器具有高功率密度和長壽命等特點，已經(jīng)成為許多領(lǐng)域的熱門能源儲存裝置。目前，常見的應(yīng)用包括：

1. 汽車：作為啟動器（starter）、制動器（braking）和輔助動力設(shè)備（auxiliary power units）的能量儲存；
2. 工業(yè)：穩(wěn)定電能質(zhì)量、維持瞬間停電情況下的生產(chǎn)，在UPS系統(tǒng)中作為后備電源；
3. 電子產(chǎn)品：為手機、筆記本電腦和便攜式音頻/視頻播放器等提供備用電源；
4. 可再生能源：通過將太陽能或風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲，以穩(wěn)定電網(wǎng)的能量輸出。

3.超級電容器優(yōu)缺點

超級電容器的優(yōu)點包括：

• 快速充電和放電速率；
• 無記憶效應(yīng)；
• 有效使用壽命相對較長；
• 適用于低溫環(huán)境下的應(yīng)用；
• 可重復(fù)充電和放電，不會對容量產(chǎn)生影響。

超級電容器的缺點包括：

• 相比于化學(xué)電池能儲存的能量少；
• 具有較高的內(nèi)部阻力；
• 成本較高；
• 僅能在短時間內(nèi)提供大量功率，在長時間功率需求方面不如鋰離子等其他電源實用。