超级电容器

超级电容器（Supercapacitor），也叫电化学超级电容器（Electrochemical Capacitor）或超级电池（Ultracapacitor），是一种高能量、高功率密度的新型储能设备。与传统锂离子等化学电源相比，超级电容器具有快速充放电、长寿命和高效率等优点，且无污染、可循环利用。

1.超级电容器结构及工作原理

超级电容器的基本结构由两个带电极板和一个介质层组成。在充电过程中，电荷被存储在金属电极板上的导电聚合物或活性炭表面上，形成电极-电解介质-电极的结构。电极材料的选择会影响最大电压、电容量和耐久性。

超级电容器的工作原理基于物理吸附、双电层和红ox反应等现象。电容器存储电能的能力取决于金属电极表面积、电解质的离子浓度和介质的厚度。当电压施加到电容器上时，正负电荷分离并在电容器板上储存能量，而不是通过化学反应来实现。

2.超级电容器应用

由于超级电容器具有高功率密度和长寿命等特点，已经成为许多领域的热门能源储存装置。目前，常见的应用包括：

1. 汽车：作为启动器（starter）、制动器（braking）和辅助动力设备（auxiliary power units）的能量储存；
2. 工业：稳定电能质量、维持瞬间停电情况下的生产，在UPS系统中作为后备电源；
3. 电子产品：为手机、笔记本电脑和便携式音频/视频播放器等提供备用电源；
4. 可再生能源：通过将太阳能或风能转换为电能存储，以稳定电网的能量输出。

3.超级电容器优缺点

超级电容器的优点包括：

• 快速充电和放电速率；
• 无记忆效应；
• 有效使用寿命相对较长；
• 适用于低温环境下的应用；
• 可重复充电和放电，不会对容量产生影响。

超级电容器的缺点包括：

• 相比于化学电池能储存的能量少；
• 具有较高的内部阻力；
• 成本较高；
• 仅能在短时间内提供大量功率，在长时间功率需求方面不如锂离子等其他电源实用。