超級電容的工作原理、特性、優(yōu)缺點分析（一）

超級電容器作為一種新型儲能元件填補(bǔ)了傳統(tǒng)的靜電電容器和化學(xué)電源之間的空白。本文介紹了超級電容的原理、特性、優(yōu)缺點，分析了超級電容在復(fù)合電動汽車中的工作原理，概述了超級電容在國內(nèi)外各領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的人們對生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綠色能源的應(yīng)用越來越重視，超級電容作為一種新型的儲能元件引起了人們的廣泛重視與關(guān)注。超級電容器（Supercapacitor）是20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能器件，它的出現(xiàn)填補(bǔ)了傳統(tǒng)的靜電電容器和化學(xué)電源之間的空白。

1.超級電容的原理及分類

超級電容是一種具有超級儲電能力、可提供強(qiáng)大脈動功率的物理二次電源。超級電容如果按儲能機(jī)理主要分為三類［1］：①由碳電極和電解液界面上電荷分離產(chǎn)生的雙電層電容；②采用金屬氧化物作為電極，在電極表面和體相發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生可逆化學(xué)吸附的法拉第電容；③由導(dǎo)電聚合物作為電極而發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電容。雙電層超級電容是靠極化電解液來儲存電能的一種新型儲能裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

由于雙電層電容的充放電純屬于物理過程，其循環(huán)次數(shù)高，充電過程快，因此比較適合在電動車中應(yīng)用。雙電層超級電容是懸在電解質(zhì)中的兩個非活性多孔板，電壓加載到兩個板上。

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。一個超級電容單元的電容量高達(dá)幾法至數(shù)萬法［2］由于這種結(jié)構(gòu)采用特殊的工藝，使其等效電阻很低，電容量很大、內(nèi)阻較小，使得超級電容具有很高的尖峰電流，因此超級電容具有很高的比功率，它的功率密度是電池的50～100倍，可達(dá)到10×103W/kg左右，此特點讓超級電容非常適合應(yīng)用在短時大功率的場合。

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