超級(jí)電容器是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型儲(chǔ)能元件，具有功率密度高、壽命長(zhǎng)、無(wú)需維護(hù)及充放電迅速等特性。敘述了超級(jí)電容器的分類、儲(chǔ)能原理和性能特點(diǎn)，介紹了超級(jí)電容器目前的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用中需要關(guān)注的問(wèn)題。

超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理

    超級(jí)電容器按儲(chǔ)能原理可分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器。

（1）雙電層電容器的基本原理

    雙電層電容器的基本原理是利用電*和電解質(zhì)之間形成的界面雙電層來(lái)存儲(chǔ)能量的一種新型電子元件。當(dāng)電*和電解液接觸時(shí)，由于庫(kù)侖力、分子間力或者原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定的、符號(hào)相反的兩層電荷，稱為界面雙電層。這種電容器的儲(chǔ)能是通過(guò)使電解質(zhì)溶液進(jìn)行電化學(xué)*化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的。

（2）法拉第準(zhǔn)電容器的基本原理

    繼雙電層電容器后，又發(fā)展了法拉第準(zhǔn)電容，簡(jiǎn)稱準(zhǔn)電容。該電容是在電*表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度的化學(xué)吸脫附或氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與電*充電電位有關(guān)的電容。對(duì)于法拉第準(zhǔn)電容，其儲(chǔ)存電荷的過(guò)程不僅包括雙電層上的存儲(chǔ)，而且包括電解液中離子在電*活性物質(zhì)中由于氧化還原反應(yīng)而將電荷儲(chǔ)存于電*中。

超級(jí)電容器的特性

    超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)物理電容器和電池之間的一種較佳的儲(chǔ)能元件，其巨大的優(yōu)越性表現(xiàn)為：①功率密度高。超級(jí)電容器的內(nèi)阻很小，而且在電*/溶液界面和電*材料本體內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)電荷的快速儲(chǔ)存和釋放。②充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)。超級(jí)電容器在充放電過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其循環(huán)壽命可達(dá)萬(wàn)次以上。③充電時(shí)間短。完全充電只需數(shù)分鐘。④實(shí)現(xiàn)高比功率和高比能量輸出。⑤儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)。⑥可靠性高。超級(jí)電容器工作中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)工作*少。⑦環(huán)境溫度對(duì)正常使用影響不大。超級(jí)電容器正常工作溫度范圍在-25℃～75℃。⑧可以任意并聯(lián)使用，增加電容量；若采取均壓后，還可串聯(lián)使用，提高電壓等級(jí)。

超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用

    超級(jí)電容器作為大功率物理二次電源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域用途十分廣泛。各發(fā)達(dá)國(guó)家都把超級(jí)電容器的研究列為戰(zhàn)略研究項(xiàng)目。

電車電源

    由于超級(jí)電容器具有非常高的功率密度，因此可以很好地滿足電車在起動(dòng)、加速、爬坡時(shí)對(duì)功率的需求，可以作為混合型電動(dòng)車的加速或起動(dòng)電源。利用超級(jí)電容器與蓄電池并聯(lián)作電源可以減少蓄電池的尺寸、重量，并延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

電子類電源

    超級(jí)電容器不僅可以用作光電功能電子手表和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器等小型裝置的電源，而且還可以用在衛(wèi)星上。衛(wèi)星上使用的電源多是由太陽(yáng)能與電池組成的混合電源，一旦裝上了超級(jí)電容器，衛(wèi)星的脈沖通訊能力定會(huì)得到改善。由于超級(jí)電容器具有快速充電的特性，對(duì)于像電動(dòng)工具和玩具這些需要快速充電的設(shè)備來(lái)說(shuō)，超級(jí)電容器無(wú)疑是一個(gè)很理想的電源。介紹了在移動(dòng)通信電源領(lǐng)域，電化學(xué)雙電層電容器由于具有高功率密度和低能量密度的特性，將主要用來(lái)與其他電源混合組成電源，同時(shí)還可以用于短時(shí)功率后備，用于保護(hù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。

電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

    高壓變電站及開(kāi)關(guān)站使用的絕大多數(shù)是電磁操動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，專門配有電容儲(chǔ)能式硅整流分合閘裝置作為分合閘操作、控制、保護(hù)用的直流電源。但是，電容儲(chǔ)能式裝的電解電容容量有限、可靠性差。