电池中添加活性炭与超级电容器
杨裕生/中国工程院院士
超级电容器的主要不足是比能量不高，而电池的主要问题是要提高比功率和延长循环寿命，二者并联使用在一定程度上可以互补而得到较好的效果。近些年来，在超级电容器和电池的内部进行“交叉”，即在超级电容器里加入电池的电极材料，也在电池中添加活性炭，使二者的性能均有相应的改善而又可简化外电路。随着研究的进展，衍生出许多不同的组合方式，产生了许多新的名称。虽然大多数的组合方式与名称相符，但也有个别是有意无意的名不符实。本文意想整理一下，首先划分“电池”的变种与“电容器”的变种，然后再行细分，供大家讨论。
一、超级电容器及其变种
超级电容器是两个电极均以双电层原理蓄电的储能器件（图1），主要是用活性炭（大比表面的炭）作为储能材料，其电解液有水溶液体系（包括酸、碱、中性）和有机溶液体系，后者可以有较高的电压。超级电容器的主要特性是充放电循环寿命长，比功率高，但比能量低。
混合型超级电容器是一个电极以双层原理蓄电、另一电极为具有氧化—还原作用的电池电极材料的蓄电器件。以双层原理蓄电的电极既可以作为正极也可以作为负极。例1 ：正极为PbO2，负极为活性炭（图2a）；例2 ：正极为NiOOH，负极为活性炭（图2b）；例3 ：正极为活性炭，负极Li4Ti5O12（图2c）。混合型超级电容器的比功率、比能量介于电池与超级电容器之间，而更接近超级电容器。
混合型电池超级电容器（图3）是混合型超级电容器的活性炭正极中混入小部分锂离子电池电极材料，活性炭仍是该电极的主要成分：
① A.D.Pasquier等报道［J Power Sources 136（2004）160］的混合型电池超级电容器（Hybrid battery-supercapacitor）是由上述例3的混合型超级电容器衍生出的，其正极活性炭电极中加入了少部分的LiCoO2 ；负极仍为Li4Ti5O12 ；
②成都有机所和中料来方的胡学波等报道［J Power Sources 187（2009）635］的混合型电池超级电容器，其正极活性炭电极中加入了
15—30%LiMn2O4，活性炭电极占60—45%比例，负极也是
Li4Ti5O12 。该混合型电池超级电容器4C恒流下的比能量达14.47
Wh/kg ，5000次循环后衰减小于8% 。
二、电池添加活性炭的变种
电池添加活性炭的变种可分两类：
第一类是电池中的一个电极与活性炭电极并联，现只有“超级电池”（Ultra battery 图5），它是铅酸电池（图4）的铅负极与活性炭电极并联。［https://www.doczj.com/doc/0517614239.html,m & R.Louey ，J Power Sources 158（2006）1140］此特有名称已获普遍使用，主要是尊重发明者的首创命名，同时也是因为它基本表达了电池的本质。更为完整的名称影视“并联电极电容型铅酸电池”。
第二类是电池中的一个电极中混入活性炭——电容型电池。例
1 ：将活性炭混入铅酸电池的铅负极，正极仍为PbO
2 ，美国人称为“advanc ed lead-acid batteries 先进的铅酸电池”，我们曾称为“铅炭电池”（图6a）；例2 ：活性炭混入锂离子电池正极（图6b），负极为石墨；2011年6月江苏常州和辽宁朝阳两企业同时在北京的一次学术会议上报道，他们均称其为“电容电池”；例
3 ：活性炭混入镍氢电池的储氢合金粉中，正极为氧化镍（图6c）2011年9月科技日报报道周国泰院士的事迹中称之为“镍碳超级电容器”，显然此名称不确切，而应称为“电容型镍氢电池”。
电池的一个电极中混入活性炭，正面效应是比功率提高，循环性改善；负面的效应是比能量减低（活性炭占了电极部分位置），还可能增加电极析气量和调浆、涂布难度。减低负面效应的主要方法是将活性炭加入量控制在一个合适的范围，活性炭的品质也很重要。电容型电池比功率、比能量通常也介于电池与超级电容器之间，但接近电池。
电容型铅酸电池，简称“铅炭电池”，活性炭加入到铅酸电池的负极中使电池的比功率显著提高，寿命延长；其生产工艺较超级电池的简单，正在为我国许多铅酸电池企业试行生产。
电容型锂离子电池是在锂离子电池磷酸铁锂正极中加入少量活性炭。①常州华日升凯晟能源科技有限公司2011年6月会议后，又于7月在北京举行技术论证咨询会。他们将该产品称为“高功率、高能量和高安全性磷酸铁锂锂离子动力电容电池”，名实基本相符。②朝阳立塬新能源有限限公司2011年6月会议后，2012年1月举行成果鉴定会。该电池的LiFeO4正极中加少量自产的活性炭，负极也是石墨。功率型电池的比能量为78 Wh/kg ，3000次衰减至65.8 Wh/kg（84%），比功率达2243 W/kg ；-20%下比能量为71.2 Wh/kg ；能量型电池的
比能量为117 Wh/kg ，500次容量保持97% ，比功率达1740 W/kg ；
-20%下比能量为94.2 Wh/kg .该电池定名为“电容型磷酸铁锂锂离子电池”。
上述的名称都较长，是为了准确、全面的反应蓄电器件的实质。当然，英国允许有简称，但是无论如何简化，是“电池”还是“电容器”必须正确表达清楚，不要混淆。现将超级电容器与电池变种的分类与名称，归纳下表。
超级电容器与电池的变种
三、对混入电池的活性炭的要求 分类、名称 电极材料举例
负极
正极 超级电容器及变种 超级电容器 活性炭
活性炭 混合型超级电容器，又称不对称型超级电容器 活性炭
氧化镍、氧化铅 钛酸锂
活性炭 混合型电池—超级电容器 钛酸锂
活性炭+锂盐 电池添加活性炭的变种 电池电极与活性炭电极并联 超级电池，或并联电极电容型铅酸电池 并联的铅电
极与活性炭
电极
氧化铅 在电池的电极中加入少部分活性炭 电容型铅酸电池 铅+少量活
性炭
氧化铅 电容型锂离子电池 石墨
锂盐+活性炭 电容型镍氢电池
AB 5+活性炭 氧化镍
为达到好的效果，活性炭的性能应有如下要求：高比表面；高中孔孔容；高导电率；高纯度；高密度；高性价比；电解液的浸润性好。“六高”之间相互制约，不宜过分突出某一指标，否则必将严重损害其它一个或多个指标。因此，应从原料的筛选起，系统的研究炭化、活化、后处理各个工序，求得综合最佳的结果。
电容型电池中活性炭的混入量一般在百分之几，不高过百分之十几；多加，则负面效应增加太多。
混入的活性炭在不同的电容型电池中的作用机制可能因电极、体系而有所不同。应深入研究，搞清机制，以利改进活性炭和电池工艺。
四、关于所谓的“镍碳超级电容”
先说“常规”镍氢电池（又名金属氢化物—镍电池，图7）。
其正极是NiOOH ，负极是AB5型储氢合金，电解液是KOH水溶液，电压1.2V 。优点是安全、环境友好，比功率较高，资源可循环利用，循环寿命较长，能量转换效率高。不足之处是比能不及锂离子电池，价格不低，稀土价升高后更影响其竞争力。
天津和平海湾公司曾引进日本镍氮电池生产技术，负极的生产配方中加科琴炭(比表面约1400m2/g ，导电性高，图7a ) 1—3%以提高比功率、延长寿命;国内多家镍氢电池厂也加导电性活性炭，电池比能量
约60—70Wh/kg，日本功率功率型镍氢电池的比能量约45Wh/kg，用于混合电动桥车Prius的电源，比功率和寿命完全满足混合电动车共求；国内也已将功率型镍氢电池用于多种混合电动车。
新出现所谓的“镍碳超级电容器”与镍氢电池有何差别？据科技日报采访报道的“镍碳超级电容器”，活性炭在负极中占30%(其余主要应为储氮合金)。可见“镍碳超级电容器”与镍氮电池的差别只在高比表面炭的品种和用量不同(对比图7a与图6c)。其实，以氧化镍为正极、活性碳为负极的“混合型镍炭超级电容器”(也可称为“不对称型镍炭超级电容器”，图2b)早己问世，我的学生程杰的博士学位论文研究的就是它，该博士论文还被评为“全军优秀”〔，由此可见，所谓的“镍碳超级电容器”，是混淆了概念，错用了科学术语。
所谓的“镍碳超级电容器”是创新吗？活性炭在负极中占30%，储氢合金用量减少。于是：
1、这是以镍氢电池为基础的电池，是电容型电池，而不是超级电容器；
2、其比能量应约为(60-70 ) Wh/kg x70% ≌( 42-49 ) Wh/kg；科技日报报道其比能f是锂离子电池的2/3，要打个大问号；
3、活性炭密度低于储氢合金，故负极体积增大，电池的体积能最密度将显著降低；
4、双电层放电可减轻储氢合金大电流负担，负极寿命可能延长，但电池的寿命还受限于正极。
所以，将活性炭混入镍氢电池负极不是创新，只能算是一个企图进一步提高重量比功率的镍氢电池—电容型镍氢电池。
所润的“镍碳超级电容器”优于功率型镍氢电池吗？现有常规的镍氢电池改为功率型时，主要是将电极减薄、面积增大，比功率就已满足混合电动车要求，比能量约为45Wh/kg，与所谓的“镍碳超级电容器”相当。再有，“镍碳超级电容器”中加入30%的活性炭，在充电后期活性炭上容易析出氢气，同时又因减少了储氮合金而减弱了消除正极析出的氧气的能力。于是，充电后期电池中将同时积累氢气和氧气，增加了安全隐患，这可能是其在天津装车使用时燃烧的起因，可见，与现有功率型镍氮电池相比，其负面效果明显，故其优越性成问题。
所谓的“镍碳超级电容器”的循环寿命数据有意义吗？电池的充电—放电循环寿命与充放电的深度密切相关联。以《科技日报》报道的情况折算，该电池每次放电深度仅约为2% ，寿命当然可以很长。以这种“浅放”方式下的“长寿命”，含混地代表电池在纯电动汽车行驶中“深放方式”的寿命，显然任是有意制造轰动效应，以使局外的公众误认项了不起的成果。
最后，《科技日报》报道的电动车续驶里程忽么那么长？电动车的续驶里程取决于电池的电能容即电池重量×比能量。据《科技日报》的采访报道：该电动客车满员路试结果，一次充电行驶20公里；报道又说，此公交车百公里耗电为70度(姑且不谈此数偏小)：由此可以算出，此次路试用电147kWh。电池比能量以42—49Wh/kg计，则该电池应净重3.5—3.0吨！如果电池确实重达3吨多，这样的“一次充电行驶210公里”的“成就”又有何价值呢？然而，经过一系列运
作，现在这个“一次充电行驶了2均公里”的“成就’，已经在一些高层的人士中造成了错觉，方便之门为之大开，好像真是我国“电动车电源的一个新突破”！
镍氢电池比能量远低于锂离子电池，石价格不低于锂离子电池.又远高于铅酸电池。真处于锂离子电池和铅酸电池的“夹击”之中，市场不振、产能严重过剩。曾花费巨资纳进日本设备和工艺、专门生产镍氢电池的天津和平海湾公司，刚倒闭两年。现
在如再大量投入资金搞所谓的“镍碳超级电容器产业化”不仅风险太大，是否必要都值得怀疑！
结束语
超级电容器中加入电池的电极材料，或者电池中添加适量活性炭，均可能改善超级电容器或电池的某些性能，尤其是电池中添加活性炭更值得重视，但是活性炭的品质和添加量有讲究，机制要研究，名称要对头。政府要支持特种活性炭的开发、生产，企业要勇于投入。
所谓的“镍碳超级电容器”性能很“一般”，更不是“电动车电源的一个新突破”，产业化的风险太大。科技工作者要实事求是地做事，媒体不要夸大其词。
超级电容器比电池更好？ ◆ 超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。 ◆ 超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。 ◆ 超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。 ◆ 超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。 ◆ 超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。 ◆ 超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。 ◆ 超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。 超级电容与电池拉平差距的机会? 尽管超级电容器的制作成本每年都在以低于10%的比例减少，但这项技术依然不能在运输行业和自然能源采集方面扩大生产规模。相比电池领域，超级电容器的技术过于落后，想要缩小两者在研发方面的差距，首要任务应解决如下问题： ■ 增加超级电容器生产厂商数量，通过市场竞争的手段刺激相关技术的研发; ■ 扩大高比功率超级电容器的生产规模，实现突破百万件的年生产量; ■将超级电容器当前的制造成本降低50%; ■ 拟定一个超级电容器可持续发展战略，主要针对更高效电极材料的探索。 要达到上述目标需要厂商对超级电容器市场有一个逐年上升的投资力度，主要用于在设备的研发和生产两方面。与此同时，政府扩大资金和技术支持也将起到至关重要的作用。 ————鸣曦电子
电池中添加活性炭与超级电容器 杨裕生/中国工程院院士 超级电容器的主要不足是比能量不高，而电池的主要问题是要提高比功率和延长循环寿命，二者并联使用在一定程度上可以互补而得到较好的效果。近些年来，在超级电容器和电池的内部进行“交叉”，即在超级电容器里加入电池的电极材料，也在电池中添加活性炭，使二者的性能均有相应的改善而又可简化外电路。随着研究的进展，衍生出许多不同的组合方式，产生了许多新的名称。虽然大多数的组合方式与名称相符，但也有个别是有意无意的名不符实。本文意想整理一下，首先划分“电池”的变种与“电容器”的变种，然后再行细分，供大家讨论。 一、超级电容器及其变种 超级电容器是两个电极均以双电层原理蓄电的储能器件（图1），主要是用活性炭（大比表面的炭）作为储能材料，其电解液有水溶液体系（包括酸、碱、中性）和有机溶液体系，后者可以有较高的电压。超级电容器的主要特性是充放电循环寿命长，比功率高，但比能量低。
混合型超级电容器是一个电极以双层原理蓄电、另一电极为具有氧化—还原作用的电池电极材料的蓄电器件。以双层原理蓄电的电极既可以作为正极也可以作为负极。例1 ：正极为PbO2，负极为活性炭（图2a）；例2 ：正极为NiOOH，负极为活性炭（图2b）；例3 ：正极为活性炭，负极Li4Ti5O12（图2c）。混合型超级电容器的比功率、比能量介于电池与超级电容器之间，而更接近超级电容器。 混合型电池超级电容器（图3）是混合型超级电容器的活性炭正极中混入小部分锂离子电池电极材料，活性炭仍是该电极的主要成分： ① A.D.Pasquier等报道［J Power Sources 136（2004）160］的混合型电池超级电容器（Hybrid battery-supercapacitor）是由上述例3的混合型超级电容器衍生出的，其正极活性炭电极中加入了少部分的LiCoO2 ；负极仍为Li4Ti5O12 ； ②成都有机所和中料来方的胡学波等报道［J Power Sources 187（2009）635］的混合型电池超级电容器，其正极活性炭电极中加入了
一、电池基础知识 1、一次电池和充电电池有什么区别？ 电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充，根据它们的电化学成分和电极的结构可知，真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化，既然，一次电池仅做一放电，它内结构简单得多且不需要支持这种变化，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济，如果需要反复使用，应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池也可称为一次电池或蓄电池。 2、一次电池和二次电池还有其他的区别吗？ 另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的负载能力相对要小。 3、可充电便携式电池的优缺点是什么？ 充电电池寿命较长，可循环1000次以上，虽然价格比干电池贵，但如果经常使用的话，是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低，比如，他们放电较快。 另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压，很难预测放电何时结束。当放电结束时，电池电压会突然降低。假如在照相机上使用，突然电池放完了电，就不得不终止。 但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。 但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中，因为它容量高，能量密度大，以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。 4、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能，就二次电子（也叫蓄电池）而言（另一术语也称可充电使携式电池），在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上，而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电
超级电容电池 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。 目录 1.1概念 2.2工作原理 3.3特点 4.4注意事项 5.5市场前 概念 超级电容器电池又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)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，可提供超大电流的电力；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生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动（尤其是在寒冷的冬季）、作为激光武器的脉冲能源。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、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，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，一直没有很好的解决办法。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生产上走在前面，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生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）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，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。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赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决战车的低温启动问题。目前，国内主要有10余家企业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。
超级电容器用活性炭电极材料的研究进展* 邢宝林,谌伦建,张传祥,黄光许,朱孔远 (河南理工大学材料科学与工程学院,焦作454003) 摘要 活性炭因具有制备简单、成本低、比表面积大、导电性好以及化学稳定性高等特点,作为超级电容器电极材料已得到广泛应用。论述了活性炭电极超级电容器的工作原理及活性炭物化性质对超级电容器电化学性能的影响,介绍了活性炭电极材料的最新研究进展,展望了其应用前景,指出寻找新炭源及活化技术、探索活性炭孔结构和表面性质的有效控制手段、开发活性炭复合材料等是该领域今后研究的重点方向。 关键词 活性炭 电极材料 超级电容器 电化学性能中图分类号:TQ424.1;T M 53 文献标识码:A Research Progress of Activated Carbon Electrode Material for Supercapacitor XING Baolin,CHEN Lunjian,ZHAN G Chuanxiang,H U ANG Guangxu,ZHU Kongyuan (Institute of M ater ials Science and Eng ineering ,H enan Po ly technic U niver sity,Jiaozuo 454003) Abstract A ct ivated car bo n has been used w idely as the supercapacit or elect rode mat erial for its easy av ailabil-i ty,lo w cost,high specific sur face ar ea,excellent elect rical co nductivit y and chemical st abilit y.T he w orking pr inciple of super ca pacito r w ith activ ated carbon as electro de and effect of phy sicochemica l propert ies o f activated carbon on electro chemical perfor mance of supercapacit or ar e discussed,recent r esear ch adv ances and a pplicat ion pr ospect of act-i vated car bon electro de mater ial ar e highlighted.T he fo cus of fut ur e r esear ch such as search for new r aw materials and activat ion technolog y for activat ed carbon,ex plo ring an effectiv e method to contro l t he por e structur e and surface propert ies o f activat ed carbon and develo pment of activated car bo n co mpo site are also po inted o ut. Key words activated car bo n,electr ode mater ial,super capacito r,electro chemical per formance *河南理工大学学位论文创新基金资助(2009-D -01);河南理工大学博士基金资助(648216) 邢宝林:男,1982年生,博士研究生,主要从事洁净煤技术及炭材料方面的研究 E -mail:baolinx ing @https://www.doczj.com/doc/0517614239.html, 谌伦建:通讯作者,男,1959年生,博士,教授,博士生导师,主要从事矿产资源利用及炭材料方面的教学和研究工作 E -mail:lunjianc@https://www.doczj.com/doc/0517614239.html, 0 引言 超级电容器(Supercapacitor)又称电化学电容器(Elec -t rochem ical capacitor),是一种介于普通电容器与电池之间的新型储能元件,兼有普通电容器功率密度大和二次电池能量密度高的优点,且充电速度快,循环寿命长,对环境无污染,广泛应用于各种电子产品的备用电源及混合动力汽车的辅助电源[1,2] 。 电极材料是超级电容器的核心部件,对超级电容器的性能起着关键性作用,因此研发具有优异电化学性能的电极材料是超级电容器研究中最核心的课题。电极材料主要有多孔炭材料、金属氧化物和导电聚合物3大类[3],其中多孔炭材料因其良好的充放电稳定性而受到学术界和工业界的广泛关注,也是目前唯一已经工业化的电极材料。可用作超级电容器电极材料的多孔炭主要有活性炭、炭气凝胶、炭纳米管等[4,5],其中活性炭因具有比表面积大、化学稳定性高、导电性好以及价格低廉等优点,一直是制造超级电容器电极的首选材料。 本文主要论述了活性炭电极超级电容器的工作原理及 活性炭物化性质对其电化学性能的影响,介绍了活性炭电极材料的最新研究进展,指出了该研究领域的发展方向。 1 活性炭电极超级电容器的工作原理 根据电能储存机理的不同,超级电容器一般分为双电层电容器和法拉第赝(准)电容器两种,前者电极材料主要为多孔炭材料,以双电层形式储存能量;后者电极材料为金属氧化物和导电聚合物,以活性物质表面及体相中的二维或准二 维空间上发生高度可逆的氧化还原反应的形式储存能量[3] 。活性炭电极超级电容器(即双电层电容器)的工作原理如图1所示,一对活性炭电极浸在电解质溶液中,当施加的电压低于溶液的分解电压时,电荷在极化电极/电解液界面重新分布排列,形成紧密的双电层(Electric double layers )存储电荷,但电荷不通过界面转移,该过程中的电流基本上是由电荷重排而产生的位移电流[3]。能量以电荷或浓缩的电子存储在电极材料表面,充电时电子通过外电源从正极传到负极,同时电解质本体中的正负离子分开并移动至电极表面;放电时电子通过负载从负极移至正极,正负离子则从电极表面释放并返回电解液本体中。 #22#材料导报:综述篇 2010年8月(上)第24卷第8期
超级电容器专用系列活性炭 信息来源：作者：发表日期：2008-10-26 10:31:48 超级电容器是20世纪80年代开始出现的物理电源储存新技术，它与化学二次蓄电池的储能概念完全不同，超级电容器全是电能的仓库，在其充、放电过程中根本不存在化学反应，所以它在储存电能时具有充电速度快（10-15分钟），不怕过充放电，电能有效利用率最高可达95%以上，（一般现有蓄电池仅为70%左右），使用寿命长，可充放电5-10万次，是诸多不断电源和大电流、低电压电路中的不可缺少的元器件。此种电源、电池无污染，是绿色环保产品的高科技产品。 根据电容器的原理，电容量取决于电极表面积，为了得到如此大的电容量，超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加极表面积。为此必须采用高性能专用活性炭制作的多孔化电极。活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积，可以达到2000m2/克，与电解液接触的面积大大增加，根据电容量的计算公式，两极板的表面积越大，则电容量越大。因此，一般双电电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容可达5000F。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。所以说制造超级电容器的核心材料是具有高比表面积，高性能的活性炭，活性炭的好坏是影响电容器好坏的核心材料。超级电容器专用活性炭分有机系列与无系列，活性炭的价格高底决定着超级电容器价格。该电容通过特别的电路及控制设计，可以作为大马力机械的启动和主动电源特别适合行使距离50km以内的车辆，如城市公交车、电动汽车、机场、码头旅客摆渡车、货物搬运车、码头港口的港机及其机械车辆等，成为各国大力开发的对象。目前，这种先进而环保的技术产品，实现产业化的最困难之处不在技术而在成本。级电容器的成本高低，主要取决于其核心材料电极炭的成本。在世界上，除森塬公司外仅有美国、日本和俄罗斯3个国家有产品，其价位高昂，每吨达80～160万元（人民币），而森塬公司研发生产的电极炭价格极有竞争力。用森塬公司的电极炭生产的环保电动汽车、港机混合动力电源电池、低温启动电源，用于电磁炮、导弹、潜艇、卫星等方面的不间断电源、电储电源电池等。从2006年哈尔滨巨容新能源有限公司开始使用森塬公司的电极炭产品，历经了2年的运行，各项指标和性能十稳定。目前已远销韩国、日本、美国、德国、俄罗斯等国家。 物理性质 技术指标
替代蓄电池的超级电容储能模块设计 引言 电能是当代社会不可或缺的重要资源，而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。近年来随着便携式设备、不间断电源系统以及电动车的大量开发使用，蓄电池的使用量日益增加。可充电蓄电池，特别是铅酸蓄电池凭借其价格低廉、性能稳定、没有记忆功能等卓越特点普遍应用在各行各业。但蓄电池受其先天条件的制约，存在着循环寿命差、高低温性能差、充放电过程敏感、深度放电性能容量恢复困难、环境污染的问题，传统蓄电池已经越来越无法满足人们对储能系统的要求。 超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力[1，2],单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广:在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究，目前已开发出了50kVA和80kVA的实验样机[3]；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收，提高能源利用率[4]，并出现了超级电容混合动力汽车[5]。随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池。 本文介绍了一种基于超级电容设计的用以替代12V蓄电池的超级电容模块，通过计算分析得出模块的组合结构、最佳充电电流范围、充电时间以及总的输出能量。该模块具有寿命长，不造成污染，功率和能量密度大等优点，具有很好的开发应用前景。 一、超级电容储能模块的设计 由于超级电容的放电不完全，存在最低工作电压，所以单体超级电容的能量为 ，其中C为超级电容的单体电容量，为单体超级电容充电 完成的电压值。 超级电容器单体储存能量有限且耐压不高，需要通过相应的串连并联方法扩容，扩大超级电容的使用范围。而通过相应的DC-DC芯片可以提高超级电容的最低工作电压。假设超级电容以m个串联，n组并联的方式构成。则每个超级电容的能量输出为 (1) 其中，为芯片的最低启动电压。故超级电容阵列的能量总输出为，为超级电容的总能量。 本文采用SU2400P-0027V-1RA超级电容，具有较高的功率比、能量比和较低的等效串联电阻（ESR（DC）=1mΩ）。为了构成替代12V蓄电池的超级电容模块，我们采用8
超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor），又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，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。 突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应： Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
本质来说，超级电容器（双电层）是电容器。储能少。锂电是化学电池。储能多。超级电容具有大功率密度，锂离子电池具有大能量密度。 超级电容器与锂电池相同点都可以贮存能量，不同点是超级电容量瞬间充电瞬间放电。 超级电容器充放电都是物理过程，锂电池是化学过程。 越级电容的最大优势在瞬时大电流上，而电池的优势在适当电流的持续释放上，所以二者可以互补使用，例如在电动车的使用方面最佳方案就是结合使用的，电容主要用于启动时的瞬态高流。 超容的优势在于其储能过程是一个物理过程，功率密度大，电池在于其持续的放电能力，能量密度远大于超容。 超级电容器，分为双电层电容器和不对称的赝电容：双电层电容器的正负极都使用活性炭作为电极材料，利用起超大的比表面积来储存电荷，是一种物理过程;不对称的正极使用的是氧化物，利用氧化还原来储存电荷，负极和上述双电层电容器一样。锂离锂电池，正极材料氧化还原，负极是锂离子的嵌入和脱出。 超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
关于超级电容电池的一些讨论 摘要 本文主要讨论了电池的发展由来，超级电容电池的理论介绍与实际应用，以及它与普通蓄电池性能对比；并且提出了超导电感电池的想法和我们的初步设计。 Abstract: This essay mainly discussed the origin and development of traditional batteries, the idea of super capacitor battery and the differences in their performances. Meanwhile, we raise our own innovative concept of ‘Super Inductive Battery’ and our preliminary design. 前言 超级电容的的功率密度大，充分电时间短，充放电特性好，寿命长，在新能源汽车上有广阔的发展前景。这次上海世博会的园内公交全部使用超级电容公交，在每个停靠点只需短时间充电便能维持客车的良好运行。因此，在超级电容上作研究是完全有必要的。 主体 1.电的储存 电池的最早出现在古希腊，那是人们希望把静电这种神奇的东西保存下来。他们利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉和水的玻璃瓶，实现了电荷的存储，而这恰恰是现在电池的基本雏形。在这种想法的激励下，利用电化学反应存储电
能的蓄电池产生了，利用这种方法存储电能的电池有着较大的容量，确受到放电电流等因素的牵制。然而，基于电容储能思想而发现的超级电容在某些方面有着比普通蓄电池更好的性能。 超级电容电池与普通蓄电池对比表 2.超级电容的大电容特性 虽然超级电容有着种种优势，但续航能力方面却有这很大的不足，就拿世博超级电容公交车来说，在每个停靠点都必需充电，虽然只需短短的几十秒，却限制了它在更大的范围内推广。那么如何才能提高超级电容的续航能力呢? 由于C=εS/4πkd，所以要提高电容可以采用增加ε和极板面积S，或者缩短极板间距离的方法。 减小极板间距离。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
二、超级电容的主要特点、优缺点 尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5%或是更少，但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说,这种超级电容器有以下几点优势： 1.电容量大，超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极，与电解液接触的面积大大增加,根据电容量的计算公式,两极板的 表面积越大,则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F,它的出现使普通电容器的容量围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。 2.充放电寿命很长，可达500000次,或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次;可以提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池在如 此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。 3.可以数十秒到数分钟快速充电，而蓄电池在如此短的时间充满电将是极危险的或是几乎不可能。 4.可以在很宽的温度围正常工作（-40℃～+70℃），而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作;超级电容器用的材料是安全和无毒的,而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性;而且,超级电容器可以任意并联使用来增加电容量,如采取均压措施后,还可以串联使用。 因此，可以用简短的词语总结出超级电容的优点： ● 在很小的体积下达到法拉级的电容量； ● 无须特别的充电电路和控制放电电路 ● 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响； ● 从环保的角度考虑，它是一种绿色能源； ● 超级电容器可焊接，因而不存在象电池接触不牢固等问题。 缺点：
超级电容器在电动汽车中的应用 分类：锂电池管理更新时间：2009-12-13 20:27:58 在电机控制系统中，为了提高电机的启动性能，是电机转动更加平稳，都会在电机电源附近并联一个大的电解电容。这是因为电机启动瞬间，由静止开始动作所需要的电流非常大，这个大电流会将电源电压突然拉低，导致电机性能变差。根据电机的功率不同，电容容量可以有不同选择。如果是电动汽车或混合动力车，需要的容量和耐压就更大，这样普通电解电容已经不能胜任，业内常用的做法是应用超级电容器。下面简单介绍超级电容器的应用。 1，特性简介 超级电容器，是指它的容量超级。关于它的原理，材料，制造工艺，这里不做介绍。下图是2.3V2000F的电容和一节一号电池的比较，可以对超级电容器有一个概念。 超级电容器作为与蓄电池相提并论的储能器件，最显著的特性是功率密度高，容量大，可快速充电，大电流放电，可充放电次数多（50万次），安全，环保。缺点是体积大，能量密度低，自放电率高，单体耐压低。而且跟蓄电池相比，与其它电容相同，放电过程中它的电压是持续下降的。 基于以上特点，超级电容器不适合作为主要能量存储单元，而是在能量回收系统，改善启动性能方面广泛应用。 2，充放电特性 电容器的充电有两种方式：固定电阻和固定电流方式。固定电阻方式比较简单，但在电阻上的损失功率比较大，而且充电慢，一般在预充电（per-charge）时用。固定电流充电，跟锂电池的充电类似，但充电电流可以大得多。固定电流充电时间公式如下： 下图是对2个2.3V2000F串联超级电容器充放电特性曲线，实际容量1000F，最高电压4.6V，放电中止电压约0.7V。 充电固定电流2A：
超级电容与电池比较 超级电容器背景 超级电容器一直用于常规电容器和电池之间的专门 市场，随着更多新应用的发现，这一专门市场也在不断增长。在数据存储应用中，超级电容器正在取代电池，这类应用由于突然断接问题，需要中到大电流/ 短持续时间的备份电源和电池备份。具体应用包括 3.3V 内存备份固态硬盘(SSD)、电池供电的便携式工业和医疗设备、工业警报器以及智能功率计。与电池相比，超级电容器能提供更大的峰值功率，具有更小的外形尺寸，在更宽的工作温度范围内具有更长的充电周期寿命，还具有更低的等效串联电阻(ESR)，可提供更高的功率密度。与标准陶瓷、钽或电解质电容器相比，超级电容器以类似的外形尺寸和重量，提供更高的能量密度。通过降低超级电容器的Top-Off 电压，并避开高温 (>50°C)，可以最大限度地延长超级电容器的寿命。下表1 比较了超级电容器、电容器和电池的关键特点。 表1：超级电容器、电容器和电池的比较 总结：超级电容器与电池的比较电池： 高能量密度
中等的功率密度 温度较低时具很高的ESR超级电容器：中等的能量密度 高的功率密度 低ESR ──即使在低温情况(-20°C 与25°C 相比，约增大 2 倍)超级电容器的限制：每节的最高电压限制为2.5V 或 2.75V 在叠置应用中，必须补偿漏电流之差 在高充电电压和高温时，寿命迅速缩短较早一代的两节超级电容器充电器设计是为用于从 3.3V、3xAA 或锂离子/ 聚合物电池以低电流充电。然而，超级电容器技术的改进使市场得以扩大，因此出现了中到大电流应用机会，这类应用未必限定在消费类产品领域内。主要应用包括固态硬盘和海量存储备份系统、工业用PDA 和手持式终端等便携式大电流电子设备、数据记录仪、仪表、医疗设备以及各种各样“濒临电源崩溃”的工业应用(例如安全设备和警报系统)。其他消费类应用包括那些具大功率突发的应用，例如相机中的LED 闪光灯、PCMCIA 卡和GPRS / GSM 收发器、以及便携式设备中的硬盘驱动器(HDD)。目前，超级电容器正用于电池一度是标准配置的应用中。最初的应用是小电流的，不过技术已经进步，超级电容器现在已经用于消费类和非消费类市场上多种中到大功率的应用。超级电容器与电
一第23卷第5期 洁净煤技术 Vol．23一No．5一一2017年 9月 Clean Coal Technology Sep.一 2017一 超级电容器用煤基活性炭研究 侯彩霞1,2,孔碧华1,樊丽华1,2,郭秉霖1,许立军1 (1.华北理工大学化学工程学院,河北唐山一063009;2.河北省环境光电催化材料重点实验室,河北唐山一063009) 摘一要:为了研究煤基活性炭电极对超级电容器性能的影响规律,根据超级电容器的工作原理,阐述了比表面积二孔径分布二表面官能团二石墨化程度二灰分及粒度对电化学性能的影响三研究表明适宜的中孔比例和粒度有利于电解液的扩散;含氧和含氮官能团可以改善电极的表面润湿性;无定型炭结构孔隙更发达,更适合作为活性炭材料;降低灰分可以提高电极的充放电特性和倍率特性三关键词:煤基活性炭;电极;超级电容器;电化学性能 中图分类号:TQ424．1一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2017)05-0056-06 收稿日期:2017-03-23;责任编辑:张晓宁一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.2017.05.011 基金项目:国家自然科学基金-煤炭联合基金重点资助项目(U1361212);国家自然科学基金资助项目(21506047);河北省教育厅重点资助项目(ZD2014016) 作者简介:侯彩霞(1977-),女,副教授,硕士生导师,博士,从事煤化工新技术及下游产品开发三E -mail :caixiasmile@https://www.doczj.com/doc/0517614239.html, 引用格式:侯彩霞,孔碧华,樊丽华,等.超级电容器用煤基活性炭研究[J].洁净煤技术,2017,23(5):56-61. HOU Caixia,KONG Bihua,FAN Lihua,et al.Research in coal -based activated carbon for supercapacitor[J].Clean Coal Technology,2017,23(5):56-61.Research in coal -based activated carbon for supercapacitor HOU Caixia 1,2,KONG Bihua 1,FAN Lihua 1,2,GUO Binglin 1,XU Lijun 1 (1.College of Chemical Engineering ,North China University of Science and Technology ,Tangshan 一063009,China ; 2.Coal Chemical Engineering Research Center of Hebei Province ,Tangshan 一063009,China ) Abstract :In order to study the influence of coal -based activated carbon electrode on the performance of supercapacitor.According to the working principle of the supercapacitor,the influences of specific surface area,pore size distribution,surface functional groups,degree of graphitization,ash content and granularity of activated carbon on the electrochemical performance were systematically investigated.It shows that proper proportion of mesopore and proper granularity are in favour of the diffusion of the electrolyte ions;Oxygen -containing functional groups and nitrogen -containing functional groups can improve the wettability of electrode materials;the pore structure of amorphous carbon is well -developed,as activated carbon materialsuitable;reducing the ash content can improve the charge and discharge characteristic and the rate performance. Key words :coal -based activated carbon;electrode material;supercapacitor;electrochemical performance 0一引一一言 超级电容器已成为新一代的储能元件,与传统电容器相比,可以储存更多的能量,与二次充电电池相比,具有更高的功率密度,且具有可逆的储存和释放电荷的能力,因其能快速循环充放电而受到关注[1-2]三基于这些优势,超级电容器在混合动力型汽车二电子仪器设备和航空航天等领域都有广泛的应用[3-4]三目前超级电容器仍然存在着能量密度低 的问题,提高超级电容器的比电容是研究的焦点三超级电容器的核心是电极和电解液,电极的选 择在一定程度上决定了超级电容器的性能三煤基活性炭具有含碳量高二表面官能团丰富二孔隙结构可调二吸附性能优良等特点,是一种极好的制电极原料[5]三利用煤制备活性炭电极材料主要取决于其性质结构三本文结合超级电容器的工作原理,考察了煤基活性炭结构对其电化学性能的影响,对提高电化学性能提出了改进方法三 1一超级电容器工作原理 超级电容器可分为双电层电容器(EDLC)和法拉第赝电容器2类,两者的区别在于储能机理不同三 6 5
第5卷 第4期 2016年7 月 储 能 科 学 与 技 术 Energy Storage Science and Technology V ol.5 No.4Jul. 2016 研究开发 活性石墨烯/活性炭干法复合电极片制备及其在超级电容器中的应用 郑 超1，周旭峰2，刘兆平2，杨 斌1，焦旺春1，傅冠生1，阮殿波1 （1宁波中车新能源科技有限公司超级电容研究所，浙江 宁波 315112；2中国科学院宁波材料技术与工程研究所， 浙江 宁波 315201） 摘 要：采用干法电极制备工艺成功制备了活性石墨烯/活性炭复合电极片，分别用扣式电容器和软包电容器考察活性石墨烯/活性炭复合电极的电化学性能。综合结果表明，复合电极中活性石墨烯的含量为10%（质量分数）较为合适，相较于纯活性炭电极，比容量提高了10.8%。本工作验证了活性石墨烯材料在商用超级电容器中的适用性，证实了活性石墨烯是一种非常具有实际应用价值的电极材料。但目前，活性石墨烯并未真正产业化，其成本远高于商用活性炭。在未来，如何解决活性石墨烯工程制备技术难题和降低成本是材料产业界亟待解决的难题。 关键词：活性石墨烯；活性炭；干法电极制备工艺；超级电容器 doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.04.012 中图分类号：TK 53 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2016）04-486-06 Preparation of activated graphene/activated carbon dry composite electrode and its application in supercapacitors ZHENG Chao 1, ZHOU Xufeng 2, LIU Zhaoping 2, YANG Bin 1, JIAO Wangchun 1, FU Guansheng 1, RUAN Dianbo 1 (1Ningbo CRRC New Energy Technology Co., Ltd, Institute of Supercapacitors, Ningbo 315112, Zhejiang, China; 2Ningbo Institute of Industrial Technology, CAS, Ningbo 315201, Zhejiang, China) Abstract: Activated graphene/activated carbon composite electrodes were successfully prepared by a dry method. The electrochemical performance of activated graphene/activated carbon electrodes was investigated using coin cell supercapacitor and soft package supercapacitor, respectively. Comprehensive results show that the approprite content of activated graphene in the composite is 10% (weight ratio). Compared to the activated carbon electrode, the specific capacitance of 10% activated graphene/90% activated carbon composite electrode increases by 10.8%. This work verified the applicability of activated graphene material in the commercial supercapacitor, and confirmed that the activated graphene is a kind of electrode material with practical application value. But by now, the activated graphene has not really industrialization, its cost is much higher than that of commercial activated carbon. In the future, how to solve the engineering technical problem of activated graphene and reduce its cost are critical. Key words: activated graphene; activated carbon; dry method of electrode preparation; supercapacitors 超级电容器是一种纯物理储能器件，具有极高的安全性、百万次循环寿命、环境友好、能量转换 效率极高的优点，是替代蓄电池的有力选择[1-4] 。但 收稿日期：2016-01-23；修改稿日期：2016-03-03。 基金项目：宁波市重大科技专项（2016B6003）资助。 第一作者：郑超（1984—），男，博士，研究方向为纳米碳材料制备及超级电容器电极制备、工艺等，E-mail ：snowcat2005@https://www.doczj.com/doc/0517614239.html, ；通讯联系人：阮殿波，教授级高级工程师，E-mail ：ruandianbo@https://www.doczj.com/doc/0517614239.html, 。 目前商品化超级电容器的单体容量小、 能量密度低，无法作为车辆主动力源使用。开发高比能车载超级电容器是对公共交通车辆储能牵引技术的重大变革，意义重大。超级电容器能量密度大幅提高是世界级的技术难题，传统的湿法涂布工艺、活性炭电极材料的超级电容器能量密度已达到极限，迫切需要开发新型电极材料、新的电极工艺来实现其能量密度的提升。
深圳市时代动力科技开发有限公司蓄电池与超级电容性能和应用分析 目前，主要的储能装置有两大类，蓄电池和超级电容； 一、概述 蓄电池是较为传统的储能电池，按正极材料可分以下几类：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池、锂电池。技术发展到今天，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池代表了当前最先进、能够大功率应用的动力蓄电池。在汽车、轨道车辆等方面应用较为广泛。超级电容又叫双电层电容器，是20世纪七八十年代发展起来的一种新型储能装置，结构上同普通电解电容非常相似，属于双电层电容器。但由于采用活性炭多孔电极和电解质组成了双电层结构，加上极小的电极间隙，可以获得超大的容量，可达80000F。目前正处于快速成长期。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。 表1蓄电池和超级电容的特性对比
深圳市时代动力科技开发有限公司 二、工程应用的主要考量指标 1、能量密度：单位重量所储存的总能量多少，与材料有关。综合重量和能量密度，就可以判断其是否可以作为纯动力源。 2、功率密度：单位重量在放电时可以以何种速率进行能量输出，表征其放电输出特性。功率密度高，瞬态释放能量高，在高功率输出的时候特别有用。 3、循环次数：充放电次数，决定了使用寿命和维护成本。 4、重量体积：决定了其安装和移动性。 图1能量密度和功率密度Ragone图，*参考：汽油的能量密度约为123Wh/kg 由图可知，超级电容的能量密度低，可以进行短时短线供能，若通过多个超级电容串并联，可以提高总能量，但会同时带来重量、体积的增加。 超级电容功率密度很高，可以提供瞬时高峰能量吸收和输出，特别适合车辆的起动和制动。 蓄电池循环寿命比超级电容低很多，但是在能量密度上具有非常好的优势，特别适用于有限空间的应用，如轨道车辆。