钜大LARGE | 点击量：3247次 | 2021年07月27日
介绍超级电容的工作原理是什么？
超级电容电池又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电解质来储能，属于双电层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容一般使用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特点，在新能源汽车中有广泛使用。
超级电容电池又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电解质来储能，属于双电层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容一般使用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特点，在新能源汽车中有广泛使用。
超级电容器电池又叫双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源，可供应超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以加工电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在特种上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动（尤其是在寒冷的冬季）、作为激光的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源
超级电容器由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料动力电池、化学电池产品及使用的研究与开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的处理方法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。
正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发加工上走在前面，而且还建立了专门的国家管理机构（如：美国的USAbC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。
就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化加工和使用，并被第17届国际电动汽车年会（EVS17）评为最先进产品，日本、德国、法国、英国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广使用超级电容器的范畴已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依靠，有利于国家石油安全；有效地处理城市尾气污染和铅酸蓄电池污染问题；有利于处理战车的低温启动问题。目前，国内重要有10余家公司在进行超级电容器的研发
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间萌生电位差。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
那么，假如在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分析电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的用途下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场用途下萌生的极化电荷相近，从而萌生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比一般电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比一般电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下笔直充电，假如出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10E6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
超级电容的容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也称作电容电池或说黄金电池。超级电容器电池也属于双电层电容器,它是目前世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器相同,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量.
传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离,两块极板之间为真空(相对介电常数为1)或一层介电物质(相对介电常数为epsilon)所隔离,电容值为:C=epsilonA/3.6pid10-6(F)其中A为极板面积,d为介质厚度。
所储存的能量为:E=C(DeltaV)2/2，其中C为电容值,DeltaV为极板间的电压降.可见,若想获得较大的电容量,储存更多的能量,非得增大面积A或减少介质厚度d，但这个伸缩空间有限，导致它的储电量和储能量较小。
超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别集中正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场用途分别集中到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层,相当于两个电容器串联,由于活性碳材料具有1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积A),而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d),依据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平，碳材料还具有成本低，技术成熟等优势。
从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能，且在实际使用时，可以通过串联或者并联以提高输出电压或电流。
（1）充电速度快，只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95%以上；而今朝使用面积最大的铅酸蓄电池充电通常要几个小时。
（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达50万次，假如对超级电容每天充放电20次，持续使用可达68年。假如相应地和铅酸蓄电池比较,它的使用寿命可达68年,且没有记忆效应。
（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率90%；
（4）功率密度高，可达300W/kg~5000W/kg，相当于一般电池的数十倍；比能量大大提高，铅酸蓄电池一般只能达到200W/kg，而超级电容电池目前研发已可达10KW/kg，
（5）产品原材料构成、加工、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；
（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；
（7）超低温特性好，使用环境温度范围宽达-40℃～+70℃；
（8）测试方便，剩余电量可笔直读出；
（9）单体容量范围通常0.1F--3400F。
