超級電容器

1樓：心碎祶

超級電容的容量比通常的電容器大得多。由於其容量很大，對外表現和電池相同，因此也有稱作「電容電池」。超級電容屬於雙電層電容器，它是世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種，其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。

[編輯本段]超級電容的特點

（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95％以上；（2）迴圈使用壽命長，深度充放電迴圈使用次數可達1~50萬次，沒有「記憶效應」；（3）大電流放電能力超強，能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量迴圈效率≥90%；（4）功率密度高，可達300w/kg~5000w/kg，相當於電池的5~10倍；（5）產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有汙染，是理想的綠色環保電源；（6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全係數高，長期使用免維護；（7）超低溫特性好，溫度範圍寬-40℃～+70℃；（8）檢測方便，剩餘電量可直接讀出；（9）容量範圍通常0.1f--1000f 。法拉（farad），簡稱「法」，符號是f 1法拉是電容儲存1庫侖電量時，兩極板間電勢差是1伏特1f=1c/1v 1庫侖是1a電流在1s內輸運的電量，即1c=1a·s。

1庫侖=1安培·秒 1法拉=1安培·秒/伏特

[編輯本段]類比

電瓶（蓄電池）12伏14安時的放電量=14*3600/12=4200 法拉(f) 地球的電容值僅有1-2f左右超級電容與電池比較，有如下特性： a.超低串聯等效電阻（low esr），功率密度(power density)是鋰離子電池的數十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.

7f電容能釋放瞬間電流18a以上）。 b. 超長壽命，充放電大於50萬次，是li-ion電池的500倍，是ni-mh和ni-cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續使用可達68年。

c. 可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應。 d.

免維護，可密封。 e.溫度範圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。

補充◆ 超級電容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫雙電層電容器(electrical doule-layer capacitor)、**電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程並不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反覆充放電數十萬次。 ◆ 超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性儲存層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。

（見圖1）一、超級電容器為何不同於傳統電容器其"超級"在哪？ ◆ 超級電容器在分離出的電荷中儲存能量，用於儲存電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。 ◆ 傳統電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷製得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。

傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求儘可能的薄。 ◆ 超級電容器的面積是基於多孔炭材料，該材料的多孔結夠允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質離子尺寸決定的。

該距離（<10 å）和傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小。 ◆ 這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其「超級」所在。二超級電容器有哪些優點和缺點？

1、優點 ◆ 在很小的體積下達到法拉級的電容量； ◆ 無須特別的充電電路和控制放電電路 ◆ 和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響； ◆ 從環保的角度考慮，它是一種綠色能源； ◆ 超級電容器可焊接，因而不存在象電池接觸不牢固等問題； 2、缺點 ◆ 如果使用不當會造成電解質洩漏等現象； ◆ 和鋁電解電容器相比，它內阻較大，因而不可以用於交流電路；三、超級電容器都有哪些應用？ ◆ 超級電容器的低阻抗對於當今許多高功率應用是必不可少的。對於快速充放電，超級電容器小的esr意味著更大的功率輸出。

◆ 瞬時功率脈衝應用，重要儲存、記憶系統的短時間功率支援。四、應用舉例 1、快速充電應用，幾秒鐘充電，幾分鐘放電。例如電動工具、電動玩具； 2、在ups系統中，超級電容器提供瞬時功率輸出，作為發動機或其它不間斷系統的備用電源的補充； 3、應用於能量充足，功率匱乏的能源，如太陽能； 4、當公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支援； 5、小電流，長時間持續放電，例如計算機儲存器後備電源；五、我可以多快給超級電容器放電？

◆ 超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限制，甚至短路也不是致命的。 ◆ 實際上決定於電容器單體大小，對於匹配負載，小單體可放10a，大單體可放1000a。 ◆ 另一放電率的限制條件是熱，反覆地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導致斷路。

六、我怎麼樣控制超級電容器的放電？ ◆ 超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數τ在1~2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5~10s。（由於電極的特殊結構它們實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷完全放乾淨）七、超級電容器比電池更好？

◆ 超級電容器不同於電池，在某些應用領域，它可能優於電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量儲存結合起來，不失為一種更好的途徑。 ◆ 超級電容器在其額定電壓範圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。

而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓範圍，如果過放可能造成永久性破壞。 ◆ 超級電容器的荷電狀態（soc）與電壓構成簡單的函式，而電池的荷電狀態則包括多樣複雜的換算。 ◆ 超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以儲存更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以儲存更多的能量。

在一些功率決定能量儲存器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。 ◆ 超級電容器可以反覆傳輸能量脈衝而無任何不利影響，相反如果電池反覆傳輸高功率脈衝其壽命大打折扣。 ◆ 超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。

◆ 超級電容器可以反覆迴圈數十萬次，而電池壽命僅幾百個迴圈。八、如何選擇我所需的超級電容器？ ◆ 首先，功率要求、放電時間及系統電壓變化起決定作用。

◆ 超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成，一部分是超級電容器釋放能量；另一部分是由於超級電容器內阻引起。兩部分誰佔主要取決於時間，在非常快的脈衝中，內阻部分佔主要的，相反在長時間放電中，容性部分佔主要。 ◆ 以下基本引數決定您選擇電容器的大小 1、最高工作電壓； 2、工作截止電壓； 3、平均放電電流; 4、放電時間多長

2樓：

超級電容器是從上世紀

七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。它不同於傳統的化學電源，是一種介於傳統電容器與電池之間、具有特殊效能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程並不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反覆充放電數十萬次。

其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。

超級電容器

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