超級電容器的原理是什么？有哪些特點你知道嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-20 15:24
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超級電容器是通過電極與電解質(zhì)之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件。當(dāng)電極與電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定和符號相反的雙層電荷，稱其為界面雙層。把雙電層超級電容看成是懸在電解質(zhì)中的2個非活性多孔板，電壓加載到2個板上。加在正極板上的電勢吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，從而在兩電極的表面形成了一個雙電層電容器。
知識點2：超級電容器特點
與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現(xiàn)在：
(1)功率密度高?？蛇_(dá)102～104 W/kg，遠(yuǎn)高于蓄電池的功率密度水平。
(2)循環(huán)壽命長。在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很小，容量和內(nèi)阻僅降低10%～20%。
(3)工作溫限寬。由于在低溫狀態(tài)下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠(yuǎn)小于蓄電池。商業(yè)化超級電容器的工作溫度范圍可達(dá)-40℃～+80℃。
(4)免維護(hù)。超級電容器充放電效率高，對過充電和過放電有一定的承受能力，可穩(wěn)定地反復(fù)充放電，在理論上是不需要進(jìn)行維護(hù)的。
(5)綠色環(huán)保。超級電容器在生產(chǎn)過程中不使用重金屬和其他有害的化學(xué)物質(zhì)，且自身壽命較長，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源。超級電容器，是一種新型的具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電容器電容，以及超高儲能密度的電容器。通過在兩個隔離的極板上儲存相反電荷，超級電容器可以儲存大量的能量。與傳統(tǒng)電容器不同，超級電容器不再使用固態(tài)電介質(zhì)，而是使用靜電雙電層電容和電化學(xué)贗電容。
靜電雙層電容使用碳材料電極達(dá)到傳導(dǎo)電極和電解液的亥姆霍茲雙層界面上的電荷分離，這種電荷分離在空間上達(dá)到埃的量級（0.3納米~0.8納米），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)電容器。
電化學(xué)贗電容器使用金屬氧化物和高分子導(dǎo)電聚合物作為電極，借助氧化還原反應(yīng)和電吸附中的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)超高的電荷存儲，也是超級電容器的一種。
更高，更快，更強(qiáng)
與傳統(tǒng)電池相比，超級電容器具有更高的能量密度（300W/kg~5000W/kg，約為電池的 5~10 倍）、更快的充放電速度（充電10秒~10分鐘可達(dá)到其額定容量的 95% 以上）以及更多的充放電循環(huán)（深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá) 1~50 萬次，也就意味著更長的使用壽命）、更高的儲電放電效率（大電流能量循環(huán)效率超過 90%）。
超級電容器主要應(yīng)用于需要快速充放電循環(huán)和短期能量存儲的場景，目前已經(jīng)在汽車的啟停系統(tǒng)（減速或短停車時將動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在超級電容器里再在加速時電容器放電從而達(dá)到節(jié)油的目的）、超級電容公交車、城市軌道交通以及物流搬運車等領(lǐng)域開啟商用化進(jìn)程。
同時在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電梯、港口機(jī)械和數(shù)據(jù)中心快速啟動、傳統(tǒng)消費電子領(lǐng)域如手機(jī)等方面具有較大發(fā)展前景，是未來儲能器件的重要組成部分。
這些發(fā)展離不開他們
超級電容器的快速發(fā)展離不開這三位卓越科學(xué)家的貢獻(xiàn)，他們在這一領(lǐng)域浸淫多年，是碳材料研究的先驅(qū)，率先提出很多新型碳材料的合成方法并推進(jìn)了這些材料在儲能方面的應(yīng)用。
