超级电容器简介

超级电容器综述超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。

它是一种电化学元件,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。

超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。

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,从而使相间产生电位差。

那么,如果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解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用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作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,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普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。

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直接充电,如果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10^6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。

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。

超级电容器原理及电特性超级电容器（Supercapacitor）是一种高能量密度和高功率密度的电子储存设备，也被称为超级电容器或电化学电容器。

它是一种介于传统电容器和化学电池之间的电子器件，具有高容量和高电流输出的特性，在能量存储和释放方面相比传统的电池具有很大的优势。

超级电容器的原理是基于电荷在电解质中的吸附原理，它由两个带有相互交替排列的互连电极和电解质组成。

电极通常由活性材料制成，如活性炭、过渡金属氧化物、活性金属等。

电容器的两个电极中，一个电极带正电，一个带负电，当电解质通过电极时，正极会吸引负电荷，而负极则会吸引正电荷，从而形成了一个电荷分离的状态，储存着电能。

超级电容器与传统电容器的最大区别在于其电解质的性质。

超级电容器使用的电解质是有机盐溶液或聚合物溶液，相比之下，传统电容器使用的是固体或液体介质。

由于电解质的存在，超级电容器具有较高的离子导电性，使其能够在短时间内获得较大的充电和放电电流，从而实现高功率输出。

超级电容器的电特性主要包括容量、电压和内电阻。

容量是用来衡量超级电容器储存电能的大小，单位通常是法拉（F）。

对比传统电容器，超级电容器的容量通常要大得多，可以达到几千法拉甚至更高。

电压是电容器的工作电压范围，超级电容器的电压一般在1.2-2.7伏之间。

内电阻是超级电容器放电时的阻抗，也称为超级电容器的等效串联电阻。

内电阻较低则能够提供更大的电流输出。

超级电容器具有很多优点。

首先，它具有很高的循环寿命和快速充放电特性。

传统电池在充放电过程中会有能量损失，导致其循环寿命较短，而超级电容器可以进行数万次的充放电循环而不损失能量。

其次，超级电容器具有很高的功率密度，能够在短时间内释放出大量电能，因此在需要高功率输出的场合具有很大的优势。

此外，超级电容器具有良好的可靠性和环保性，不含重金属等有害物质，对环境友好。

然而，超级电容器的能量密度还不如传统电池高。

虽然超级电容器的容量较大，但其能量存储量仍然不及化学电池，这限制了其在一些应用中的使用。

超级电容器的原理与应用超级电容器，又称为超级电容、超级电容放电器，是一种新型电化学器件，它具有比传统电容器更高的电容量和能量密度，以及更高的功率密度。

这种电化学器件在现代电子设备、交通工具、能源储存系统等领域有着重要的应用。

本文将从超级电容器的原理、结构、特点以及应用领域等方面进行介绍。

一、超级电容器的原理超级电容器的工作原理基于电荷的吸附和离子在电解质中的迁移。

其正极和负极均采用多孔的活性碳材料，两者之间的电解质是导电液体。

当加上电压时，正负极之间形成两层电荷分布，即电荷层，进而形成电场。

电荷的吸附和电子的迁移使得电容器储存电能。

二、超级电容器的结构超级电容器的主要结构包括两块活性碳电极、电解质和两块集流体。

活性碳电极是超级电容器的核心部件，通过高度多孔的结构使得电极表面积大大增加，从而增加电容器的电容量。

电解质则起着导电和电荷传递的作用，而集流体则是用于导电的金属片或碳素片。

三、超级电容器的特点1.高功率密度：超级电容器具有较高的功率密度，能够在短时间内释放大量电能。

2.长循环寿命：相比于锂离子电池等储能装置，超级电容器具有更长的循环寿命。

3.快速充放电：超级电容器具有快速的充放电速度，适用于需要频繁充放电的场景。

4.环保节能：超级电容器不含有有害物质，具有较高的能源利用效率。

四、超级电容器的应用1.汽车启动系统：超级电容器作为汽车启动系统的辅助储能装置，能够有效提高发动机启动速度，降低能源消耗。

2.再生制动系统：超级电容器在电动汽车的再生制动系统中起到储能和释放能量的作用，提高能源回收效率。

3.电网能量储存：超级电容器可用作电网能量的储存装置，用于平衡电力需求与供给之间的波动。

4.工业自动化设备：超级电容器在工业自动化领域中广泛应用，用于缓冲电源波动和提供紧急供电。

5.医疗设备：超级电容器可用于医疗设备的储能，确保设备持续稳定运行。

结语超级电容器以其高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点在各个领域发挥着重要作用，为现代社会的能源存储和利用提供了新的技术解决方案。

什么是超级电容超级电容器（supercapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。

它是一种电化学元件，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。

超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

超级电容器向快速充电与大功率发展充电1分钟即可驱动小型笔记本电脑运行近1个半小时--在2004年10月于幕张MESSE举行的IT博览会“CEATEC JAPAN”上，这种快速充电的演示成了人们关心的话题。

一般笔记本电脑的充电电池要充满电至少需要1个小时。

但“双电层电容器”却大幅缩短了这一时间。

超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理。

超级电容器也可以分为两类：（1）以活性炭材料为电极，以电极双电层电容的机制储存电荷，通常被称作双电层电容器(DLC);(2)以二氧化钌或者导体聚合物等材料为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器。

作为一种新型储能元件，电化学电容器的电容量可高达法拉级甚至上万法拉，能够实现快速充放电和大电流发电，并比蓄电池具有更高的功率密度(可达1,000W/kg数量级)、和更长的循环使用寿命(充放电次数可达10万次)，同时可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染。

这些特点使得电化学电容器在电动汽车、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前景。

有业内专家预测，仅就中国市场而言，目前的年需求量可达2,150万只，而整个亚太地区的总需求量则超过9,000万只。

美国市场研究公司Frost & Sullivan不久前发布的一份报告也预计，2002年到2009年之间，全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。

超级电容器介绍第一篇：超级电容器介绍超级电容器/法拉电容介绍五超级电容器类型简介超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。

按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器：双电层型超级电容器，包括1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。

2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。

3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。

4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。

以上电极材料可以制成：1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。

2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。

赝电容型超级电容器：包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。

这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。

按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型：水性电解质，包括以下几类1.酸性电解质，多采用36％的H2SO4水溶液作为电解质。

2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。

3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。

有机电解质通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。

超级电容(SuperceII)是一种新型储能装置，是以石墨烯等复合材料为正极材料•、在活性炭材料中包裹碳纳米管或石果烯等导电高分子材料，利用充放电过程中的电荷迁移来储存电能，同时又能像普通电容器一样进行能量存储和充放电。

超级电容可分为电化学超级电容、物理超级电容器。

电化学超级电容器(e1ectriccata1yticpump)是指在充放电过程中的电子与离子的交换与扩散作用下，通过电解质中离子扩散的速度来储存能量(或功率)的装置，其本质是利用了氧化链作为储能材料。

物理超级电容(e1ectriccata1yticpump)是指在充电过程中，活性炭内部的微孔中存储了大量电荷；在放电过程中，活性炭表面形成的电介质极易受到环境影响而发生体积变化，同时会使电容降低。

物理超级电容器一般用于航天、国防军工、车辆、大型港口设备、配电网等各种应用领域。

物理超级电容和电化学超级电容在能量存储方式上都可以采用库伦效率低、能量密度低、循环寿命短、不可逆性等问题。

今天小编给大家讲解下超级电容应用领域和优势:一、应用领域1 .新能源汽车：电动汽车、混合动力汽车等；2 .储能电站，3 大型港口设备；4 .医疗卫生行业：mri等高精密医疗器械；5 .航天卫星：星箭分离电源系统；6 .工业电子：应急照明、电梯、电动叉车等；7 .表计：水、燃气表智能表计等：8 .国防军工：坦克、电磁炮、激光武器等大功率能量脉冲武器:9 .风力发电：风力变桨系统太阳能光伏发电；10 .智能电网等：二、特点和优势(1)高功率密度：输出功率密度高达IOKW∕kg,是任何•种化学电源所无法比拟的，是•般蓄电池的数十倍；（2）妥善解决了贮存设备高比能量输出之间的矛盾。

超级电容器可以提佛那个高比功率的同时，其比能量可以达到5-10Wh/kg：（3）充放电循环寿命长，达到IOO次量级；（4）工作温度范围宽∙40°C~+70°C:（5）充电时间短。

超级电容器简介超级电容器简介超级电容器事业部 20111213Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential目录：第一章：电容器第二章：超级电容器2.1 超级电容器定义 2.2 超级电容器储能原理 2.3 超级电容器特性2.4 公司现有产品图 2.5 超级电容器应用第三章：总结Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential第一章：电容器基本知识1.1 电容器定义：电容器是由两片接近并相互绝缘的导体制成的电极组成的储存电荷和电能的器件，英文名称：capacitor。

电容定义：电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。

电容器的电容量可用每伏特储存的电荷量表示，用字母C表示，单位是法拉（F）。

备注：电池容量表示的是法拉第电荷储存的多少，单位是库伦(A.S)或 mAh。

Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential1.2 电容计算公式：电容器容量计算公式：C=Q/U, C单位法拉（F），Q是库伦（A.S)，U单位是伏特(V). 电容所储存的电能: E=(UC/3600)Ah =(CU2/2/3600)wh 电容的基本单位是法拉（F），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。

单位换算关系：1F=1000mF 1μF=1000nF1mF=1000μF 1nF=1000pFLishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential1.3电容器分类电解电容器陶瓷电容器普通电容器薄膜电容器云母电容器微调电容器碳碳双电层电容器电容器超级电容器氧化物/碳混合电容器赝电容器（法拉第准电容器）Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential第二章：超级电容器介绍2.1 超级电容器定义：超级电容器，英文Ultracapacitor 或supercapacitor，就是超大容量的电容器，其容量都是法拉级，一般情况下容量范围可达1F-5000F，有的甚至上万及法拉，而普通电容器都是PF或μF级。

超级电容器的原理及应用
超级电容器是一种新型的电子元器件，它具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电等特点，被广泛应用于电力系统、汽车、电子设备和航天航空领域。

超级电容器的原理是利用电荷在电容器两极板之间的存储和释放来实现能量的存储和释放。

它与普通电容器的最大区别是超级电容器采用了双层电容技术和伪电容技术，使得电荷能够以更高的密度存储在电容器中。

双层电容技术利用了高表面积的活性炭或碳纳米管等材料，使得电荷能够以吸附和脱附的方式存储在电容器中，从而实现高能量密度的存储。

伪电容技术则利用了高比表面积的电极材料和离子导电体，使得电荷能够以电容和伪电容的方式存储在电容器中，从而实现高功率密度的放电。

超级电容器的应用非常广泛。

在电力系统领域，超级电容器可以用于平滑和调节电网的电压和频率，提高电网的稳定性和可靠性。

在汽车领域，超级电容器可以用于启动和辅助动力系统，提高汽车的燃油经济性和驾驶性能。

在电子设备领域，超级电容器可以用于应急电源和蓄电池的辅助能源，提高电子设备的使用寿命和可靠性。

在航天航空领域，超级电容器可以用于供电系统和动力系统，提高航天器和飞机的性能和安全性。

超级电容器也存在一些挑战和限制。

超级电容器的能量密度和功率密度还不如锂离子电池和燃料电池，这限制了其在某些应用中的推广和应用。

超级电容器的成本和制造工艺也比较复杂，这使得其在一些大规模应用中的竞争力不足。

超级电容器的循环寿命和温度特性也需要进一步改进和优化，以满足不同领域的需求和要求。

超级电容器超级电容器（Supercapacitor,Ultracapacitor）又名化学电容器（Electrochemical Capacitor）是一种电荷的储存器，当电源的电压连接在电容器的两端时，电源的电荷就储存在电容器中。

超级电容器比能量高，功率释放能力强，清洁无污染，寿命长达百万次。

利用电容器能够储存大量电荷，快速、大电流冲放电的特性，可以为电动车辆的起动提供强大的电流，能够高效率的储存电动车辆制动反馈的电能，弥补了动力蓄电池的不足，延长蓄电池的寿命。

超级电容器是电动车辆上重要的储能装置，其与蓄电池的主要性能比较见下表。

超级电容器与蓄电池主要性能比较1、电容器工作原理电容器是由两个彼此绝缘的平板形金属电容板组成，在两块电容板之间用绝缘材料隔开。

电容器极板上所储集的电量q与电压成正比。

电容器的计量单位为“法拉”（F）。

当电容充上1V的电压，如果极板上储存1F的电荷量，则该电容器的电容量就是1F。

电容器的电容量：C=εA/d F式中：ε——电介质的介电常数，F/m；A——电极表面积，m2；d——电容器间隙的距离，m。

电容器的容量只取决于电容板的面积，与面积的大小成正比，而与电容板的厚度无关。

另外，电容器的电容量还与电容板之间的间隙大小成反比。

当电容元件进行充电，电容元件上的电压增高，电场能量增大，电容器从电源上获得电能，电容器中储存的电量E为：E=CU2/2式中：U——外加电压，V。

当电容元件进行放电，电容元件上的电压降低，电场能量减小，电容器从电源上释放能量，释放的最大电量为E。

2、超级电容器的特性超级电容器可以大电流放电，可以补充主电源（蓄电池或燃料电池）在电动车辆起动时所需要的峰值电流，减小主电源的负荷。

上海“奥威”科技开发公司UCT-80000F超级电容器在不同放电电流时的放电曲线见图1，在不同温度时的放电曲线见图2。

电动车辆上所采用的超级电容器的单位容量要求在1500F以上，因此要将单体电容器进行串联组合。