「超级电容器」超级电容器具有众多优点

今天我们来聊聊超级电容器,以下6个关于超级电容器的观点希望能帮助到您找到想要的新能源资讯。

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超级电容器是什么

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。与传统电容器相比，它具有较大的容量、比能量或能力密度，较宽的工作温度范围和极长的使用寿命;而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。

超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在:

(1)功率密度高。可达102~104 W/kg，远高于蓄电池的功率密度水平。

(2)循环寿命长。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，超级电容器的特性变化很小，容量和内阻仅降低10%~20%。

(3)工作温限宽。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃~+80℃。

(4)免维护。超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的。

(5)绿色环保。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源。

对于超级电容器来说，依据不同的内容可有不同的分类方法。

首先，根据不同的储能机理，可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料(如过渡金属氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现对能量的存储与转换。

其次，根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。

此外，根据活性材料的类型是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。

最后，根据电解液的状态形式，又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。

什么叫超级电容器？

超级电容器(Supercapacitor)，又叫做电化学电容器(ElectrochemicalCapacitors)，是上个世纪七八十年代发展起来的一种介于传统电容器与电池之间的新型储能装置，它的电容量达到了法拉级，比相同体积的电解电容器容量大2000～6000倍，功率密度是电池的10～100倍，能够进行大电流充放电，充放电效率高，循环充放电的次数可以达到105次以上，不用维护且对环境没有伤害

超级电容器分类有哪些

对于超级电容器来说，依据不同的内容可有不同的分类方法。

首先，根据不同的储能机理，可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。

法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料（如过渡金属氧化物和高分子聚合物）表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现对能量的存储与转换。

其次，根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。

此外，根据活性材料的类型是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。

最后，根据电解液的状态形式，又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。

超级电容器使用的注意事项包括：

1)超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。

2)超级电容器应在标称电压下使用。当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短。

3)超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中。高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加。

4)外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。因此超级电容器应尽量远离热源。

5)当超级电容器被用做后备电源时，由于超级电容器具有内阻较大的特点，在放电的瞬间存在电压降。

6)超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的环境中，这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀，引起断路。

7)超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应尽量在温度-30～50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，且应避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。

超级电容器的原理

超级电容器（也称为超级电容、超电容器）是一种介于电解电容器和可充电电池之间的大容量的电容器。其电容值远高于其他电容，但受限于较窄的电压范围，它们通常是电解电容器每单位体积或质量所能存储能量的10到100倍，能够比电池更快的充放电，并且比可充电电池允许更多的充电和放电循环。

超级电容器一般用于需要多次快速充放电循环而不是长期紧凑储能的应用中，例如:家用汽车、公共汽车、火车、起重机和电梯中。它们被用于再生制动、短期储能或突发模式下的电力输送。[3]较小的这种电容器可以用作静态随机存取存储器的存储器备份。

与传统的电容器不同，超级电容器不使用传统的固体电介质，而是使用双电层电容和电化学赝电容，[4]这两者通过稍有差异的方式一起提供了电容器的全部电容:

双电层电容器（EDLCs） 使用具有双电层电容以及少量电化学赝电容的碳电极或其衍生物，实现了在位于导电电极表面和电解液的接触面上的亥姆霍兹双电层中的电荷分离。该电荷分离现象约为几个埃的数量级(0.3–0.8 纳米)，比传统电容器要小得多。

电化学赝电容器 使用具有双电层电容以及大量电化学赝电容的金属氧化物或导电聚合物做为电极。该电极表面或表面附近发生的氧化还原反应，插层反应或者电吸附作用会引起法拉第电子电荷转移，从而产生赝电容。

混合电容器，如锂离子电容器，同时使用具有不同特性的电极。其中一个主要表现为静电电容，另一个主要表现为电化学电容。

电解液在两个电极之间形成离子导电连接，这将它们与传统的一直具有介电层的电解电容器区分开来。且所谓的电解液(例如MnO2或者导电高分子)实际上是第二电极(阴极，或者更准确地说是正极)的一部分。超级电容器通过使用非对称电极的设计达到极化，或者在制造过程中对对称电极施加电位以达到极化。

电化学电容器利用双电层效应存储电能。然而，这种双电层没有传统的固体介质来分离电荷。这样提供了电化学电容器总电容的电极双电层，则有两个存储原理：[21]

双电层电容 在亥姆霍兹双电层中，通过电荷分离实现电能的静电存储。[22]

赝电容 通过电荷转移的法拉第氧化还原反应，实现电能的电化学存储。[14]

两种电容只能通过测量技术进行分离。在电化学电容器中，尽管每个存储原理的电容量可能变化很大，但是每单位电压存储的电荷量与电极尺寸相关。

实际上，这些存储原理可产生电容值约为1到100法拉的的电容器。

超级电容器的基本组成有哪些?

超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。 是由高比表面积的多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔膜及电解液组成。 电极材料与集流体之间要紧密相连，以减小接触电阻；隔膜应满足具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜。 电解液的类型根据电极材料的性质进行选择。超级电容器的部件从产品到产品可以有所不同。这是由超级电容器包装的几何结构决定的。 对于棱形或正方形封装产品部件的摆放，内部结构是基于对内部部件的设置，即内部集电极是从每个电极的堆叠中挤出。 这些集电极焊盘将被焊接到终端，从而扩展电容器外的电流路径。对于圆形或圆柱形封装的产品，电极切割成卷轴方式配置。

超级电容器的结构

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。

超级电容器的结构

超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。

超级电容器的结构如图所示．是由高比表面积的多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔膜及电解液组成。电极材料与集流体之间要紧密相连，以减小接触电阻；隔膜应满足具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜。电解液的类型根据电极材料的性质进行选择。

（1）：聚四氟乙烯载体；（2）（4）：活性物质压在泡沫镍集电极上；（3）：聚丙烯电池隔膜。

超级电容器的部件从产品到产品可以有所不同。这是由超级电容器包装的几何结构决定的。对于棱形或正方形封装产品部件的摆放，内部结构是基于对内部部件的设置，即内部集电极是从每个电极的堆叠中挤出。这些集电极焊盘将被焊接到终端，从而扩展电容器外的电流路径。

对于圆形或圆柱形封装的产品，电极切割成卷轴方式配置。最后将电极箔焊接到终端，使外部的电容电流路径扩展。

原理

超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

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