超級電容

1、超級電容器具有固定的極性。在使用前，應(yīng)確認(rèn)極性。[1]2、超級電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用： 當(dāng)電容器電壓超過標(biāo)稱電壓時，將會導(dǎo)致電解液分解，同時電容器會發(fā)熱，容量下降，而且內(nèi)阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導(dǎo)致電容器性能崩潰。 3、超級電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增加，在某些情況下會導(dǎo)致電容器性能崩潰。 4、超級電容器的壽命： 外界環(huán)境溫度對于超級電容器的壽命有著重要的影響。電容器應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源。 5、當(dāng)超級電容器被用做后備電源時的電壓降： 由于超級電容器具有內(nèi)阻較大的特點(diǎn)，在放電的瞬間存在電壓降，ΔV=IR。 6、使用中環(huán)境氣體： 超級電容器不可處于相對濕度大于85%或含有有毒氣體的場所，這些環(huán)境下會導(dǎo)致引線及電容器殼體腐蝕，導(dǎo)致斷路。 7、超級電容器的存放： 　

超級電容器不能置于高溫、高濕的環(huán)境中，應(yīng)在溫度-30+50℃、相對濕度小于60%的環(huán)境下儲存，避免溫度驟升驟降，因?yàn)檫@樣會導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。 8、超級電容器在雙面線路板上的使用： 　當(dāng)超級電容器用于雙面電路板上，需要注意連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方，由于超級電容器的安裝方式，會導(dǎo)致短路現(xiàn)象。 9、當(dāng)把電容器焊接在線路板上時，不可將電容器殼體接觸到線路板上，不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內(nèi)，對電容器性能產(chǎn)生影響。 10、安裝超級電容器后，不可強(qiáng)行傾斜或扭動電容器，這樣會導(dǎo)致電容器引線松動，導(dǎo)致性能劣化。 11、在焊接過程中避免使電容器過熱： 　若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應(yīng)為260℃，時間不超過5s。 12、焊接后的清洗： 　在電容器經(jīng)過焊接后，線路板及電容器需要經(jīng)過清洗，因?yàn)槟承╇s質(zhì)可能會導(dǎo)致電容器短路。 13、將電容器串聯(lián)使用時： 　當(dāng)超級電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯(lián)會導(dǎo)致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時，需得到廠家的技術(shù)支持。 14、其他： 　在使用超級電容器的過程中出現(xiàn)的其他應(yīng)用上的問題，請向生產(chǎn)廠家咨詢或參照超級電容器使用說明的相關(guān)技術(shù)資料執(zhí)行

電化學(xué)電容根據(jù)儲能機(jī)理的不同可以分為兩類：

1)雙電層電容：是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產(chǎn)生的。對一個電極/溶液體系，會在電子導(dǎo)電的電極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層。當(dāng)在兩個電極上施加電場后，溶液中的陰、陽離子分別向正、負(fù)電極遷移，在電極表面形成雙電層；撤消電場后，電極上的正負(fù)電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定，在正負(fù)極間產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電位差。這時對某一電極而言，會在一定距離內(nèi)(分散層)產(chǎn)生與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持電中性；當(dāng)將兩極與外電路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產(chǎn)生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。

2)法拉第準(zhǔn)電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表面和近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)生高度可逆的化學(xué)吸脫附和氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的電容。對于法拉第準(zhǔn)電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲，而且包括電解液離子與電極活性物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。當(dāng)電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴(kuò)散到電極/溶液界面時，會通過界面上的氧化還原反應(yīng)而進(jìn)入到電極表面活性氧化物的體相中，從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時，這些進(jìn)入氧化物中的離子又會通過以上氧化還原反應(yīng)的逆反應(yīng)重新返回到電解液中，同時所存儲的電荷通過外電路而釋放出來，這就是法拉第準(zhǔn)電容的充放電機(jī)理。

串聯(lián)

由于工藝原因，單極超級電容器的額定工作電壓一般在2.8V左右，所以大多情況下必須串聯(lián)使用，由于串聯(lián)回路每個單體容量很難保證100%相同，也很難保證每個單體漏電也相同，這樣就會導(dǎo)致串聯(lián)回路的每個單體充電電壓不同，可能會導(dǎo)致電容器過壓損壞，因此，超級電容器串聯(lián)必須附加均壓電路，也是超級電容使用最需要注意的問題。

超級電容器在新能源領(lǐng)域并不是一個陌生的名詞。實(shí)際上，超級電容器已在該領(lǐng)域歷經(jīng)了幾十年的坎坷，雖然它的應(yīng)用形式同電池不同，但在實(shí)際應(yīng)用上卻總被電池取代，此外還面臨成本高、技術(shù)難度大的劣勢。然而，超級電容器在技術(shù)上一旦取得突破，將可對新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生極大的推動力。因此，盡管研發(fā)過程困難重重，但攻克它的意義卻很重大。[2]

超級電容器的尷尬現(xiàn)狀

超級電容器從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷程。目前，微型超級電容器在小型機(jī)械設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，例如電腦內(nèi)存系統(tǒng)、照相機(jī)、音頻設(shè)備和間歇性用電的輔助設(shè)施。而大尺寸的柱狀超級電容器則多被用于汽車領(lǐng)域和自然能源采集上，并可預(yù)見在該兩大領(lǐng)域的未來市場上，超級電容器有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

超級電容器“全家?！?/p>

使用壽命久、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、高充放電效率、高能量密度，這是超級電容器的四大顯著特點(diǎn)，這也使它成為當(dāng)今世界最值得研究的課題之一。目前，超級電容器的主要研究國為中、日、韓、法、德、加、美。從制造規(guī)模和技術(shù)水平來看，亞洲暫時領(lǐng)先。

然而，超級電容器的研發(fā)工作一直籠罩在電池（主要為鎳氫電池、鋰電池）的陰影之下。鎳氫電池和鋰電池的開發(fā)因?yàn)榭梢垣@得來自政府和大投資商的巨額資金支持，技術(shù)交流獲得極大推動，也更容易聚焦全世界的目光。相比之下，超級電容器卻很難得到雄厚的資金支持，技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展也就受到很大程度地制約。另外，超級電容器成本高、能量密度低的現(xiàn)狀也與鋰電池形成鮮明對比，這使它在很多領(lǐng)域備受冷落。

先驅(qū)EEStor公司勇于挑戰(zhàn)卻慘遭敗北 ?

盡管超級電容器已發(fā)展多年，但實(shí)際生產(chǎn)廠家的數(shù)量卻少得可憐。一部分廠商面對超級電容器技術(shù)上發(fā)育不完全的現(xiàn)狀，不敢輕易投資，采取觀望策略，期待市場能出現(xiàn)一個涉足此領(lǐng)域并獲得成功的例子。另外一部分廠商則堅(jiān)信，只要超級電容器的生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)大幅下降，僅以當(dāng)前它的快速充放電特性，就可實(shí)現(xiàn)快速普及。美國超級電容器生產(chǎn)商EEStor就屬于后者。

上世紀(jì)90年代，美國超級電容器生產(chǎn)商EEStor為改變超級電容器的市場現(xiàn)狀，曾用好幾年的時間將大量財(cái)力物力投向如何提高超級電容能量密度的研發(fā)上，期望能通過自身技術(shù)讓超級電容器在生產(chǎn)和應(yīng)用方面上升到一個新的臺階。

當(dāng)時，EEStor爭取到了巨額的研發(fā)資金，還與電動汽車電機(jī)提供商ZENN公司達(dá)成了戰(zhàn)略合作。然而，多名參與此項(xiàng)研究的科學(xué)家最后得出了令人遺憾的結(jié)論：我們很想打破超級電容器的市場僵局，但現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。世界超級電容器先驅(qū)之一——EEStor，在領(lǐng)域內(nèi)建立的里程碑式研發(fā)項(xiàng)目最終以失敗告終。

超級電容與電池拉平差距的機(jī)會 ?

盡管超級電容器的制作成本每年都在以低于10%的比例減少，但這項(xiàng)技術(shù)依然不能在運(yùn)輸行業(yè)和自然能源采集方面擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。相比電池領(lǐng)域，超級電容器的技術(shù)過于落后，想要縮小兩者在研發(fā)方面的差距，首要任務(wù)應(yīng)解決如下問題：

■ 增加超級電容器生產(chǎn)廠商數(shù)量，通過市場競爭的手段刺激相關(guān)技術(shù)的研發(fā);

■ 擴(kuò)大高比功率超級電容器的生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)突破百萬件的年生產(chǎn)量;

■將超級電容器當(dāng)前的制造成本降低50%;

■ 擬定一個超級電容器可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，主要針對更高效電極材料的探索。

要達(dá)到上述目標(biāo)需要廠商對超級電容器市場有一個逐年上升的投資力度，主要用于在設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)兩方面。與此同時，政府?dāng)U大資金和技術(shù)支持也將起到至關(guān)重要的作用。

超級電容器的可預(yù)見性未來

毋庸置疑，超級電容器憑借自身使用壽命久、高充放電效率等顯著特點(diǎn)，只要找準(zhǔn)自身發(fā)展的合適土壤，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

就未來十年的發(fā)展而言，超級電容器將是運(yùn)輸行業(yè)和自然能源采集的重要組成部分，其中，用于裝配在啟停系統(tǒng)車輛的超級電容器，將成為其在未來的主要銷售渠道，預(yù)計(jì)在2016年的全球市場將達(dá)到2.7億美元，2020年將超過3.5億美元

2011-2016超級電容器在啟停系統(tǒng)汽車和能量存儲方面銷售額

在運(yùn)輸行業(yè)中，新能源汽車工業(yè)已成為當(dāng)今最熱門的話題之一。作為汽車領(lǐng)域的高新技術(shù)，新能源汽車要盡可能保持同傳統(tǒng)汽車相同的性能，還要減少對石油等有限資源的使用量，這是其問世的根本目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必然需要用于儲存能量的借助輔助設(shè)施來實(shí)現(xiàn)，而超級電容器就是其中一個重要的組成部分。

今天，全世界各行各業(yè)都在享受自然能源發(fā)電帶來的益處。未來，自然能源應(yīng)用市場巨大，其中，輔助設(shè)施必然是這一市場中的一個集市，交易金額將高達(dá)51億美元。超級電容器就是這個集市上的一類重要商品。

1. 超級電容器和節(jié)能與新能源汽車

在汽車工業(yè)中，智能啟停控制系統(tǒng)（輕型混合動力系統(tǒng)）的應(yīng)用為超級電容器提供了廣闊的舞臺，充分體現(xiàn)出超級電容器性能上的優(yōu)越性，其中在插電式混合動力汽車上的表現(xiàn)尤為突出。

這里，想補(bǔ)充說明一下汽車智能啟?？刂葡到y(tǒng)的工作原理，大致如下：

1.當(dāng)汽車在減速或短停車時，智能啟?？刂葡到y(tǒng)可暫停發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，并將制動過程中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能儲存在電容器里;

2.當(dāng)汽車再次前進(jìn)時，電容器則將剛剛儲存起來的電能瞬間輸出給智能啟?？刂葡到y(tǒng)中的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動傳送帶，直接帶動發(fā)動機(jī)工作;

這樣，整個啟停過程，汽車沒有油耗，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。其中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充放電的儲能設(shè)備就是關(guān)鍵。因此，具有此特性的超級電容器成為最佳選擇，也是智能啟?？刂葡到y(tǒng)最重要的組成部分。

汽車智能啟?？刂葡到y(tǒng)工作原理圖

2011-2015智能啟停車輛年銷售量

然而，當(dāng)前的混合動力汽車、插電式混合動力汽車以及燃料電池汽車都配備了用來儲存能量的電池，因此，超級電容技術(shù)想介入新能源汽車領(lǐng)域，還需要一段很長的發(fā)展過程。從目前來看，超級電容器可扮演輔助主動力電池的角色，既可起到緩沖作用，又可延長主動力電池的壽命，同時還可增強(qiáng)充放電效果。但是，造價高和能量密度低的劣勢讓這一輔助設(shè)備的開發(fā)無法順利進(jìn)行。盡管汽車制造商們明白超級電容器在能量領(lǐng)域里有極高的發(fā)展?jié)摿Γ壳斑€無法脫離對鎳氫電池和鋰電池的依賴。

如果政府將尾氣排放列為需優(yōu)先解決的問題，并提供資金支持，在一定程度上能夠推動部分廠商參與超級電容器的研發(fā)。

2. 超級電容器涉及的其他領(lǐng)域

在自然能源采集領(lǐng)域里，風(fēng)力發(fā)電目前的工作流程還離不開液壓系統(tǒng)或電池。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的扇葉每次停下時，內(nèi)部的渦輪機(jī)就會將扇葉調(diào)整到指定位置，這個過程在風(fēng)力發(fā)電中被稱為變漿距控制系統(tǒng)，運(yùn)作過程中所需的電能就是通過液壓系統(tǒng)或電池來提供的（限于篇幅，液壓系統(tǒng)相關(guān)知識不會出現(xiàn)在本報告中）。對于電池來說，間歇性工作強(qiáng)度大，再加上常年的負(fù)荷，會導(dǎo)致自身使用壽命大打折扣。為此，工程師們每隔幾年就會對每一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次“高空作業(yè)”，電池的維修和更換也是一筆不小的費(fèi)用。大功率超級電容器利用其充放電快，循環(huán)壽命長的特點(diǎn)，可以代替電池勝任此工作，雖然前期投入成本高，但是相比頻繁維護(hù)和更換電池，費(fèi)用還更低廉一些，同時還可降低工作強(qiáng)度?？删同F(xiàn)實(shí)而言，超級電容器還沒有作為炙手可熱的輔助設(shè)備滲透進(jìn)這個能量網(wǎng)絡(luò)。不過，未來超級電容器將被廣泛應(yīng)用的事實(shí)是不容置疑的。

超級電容器在汽車之外其他方面的應(yīng)用

不同種類和尺寸的超級電容器可在不同領(lǐng)域發(fā)揮作用。大尺寸超級電容器（125伏）可用在火車和地鐵的剎車制動系統(tǒng)上，亦可為物料搬運(yùn)工程車提供能量輸出;由于具備可在高溫下工作的特性，中等尺寸超級電容器（75伏）可用在太陽能能量收集方面;小尺寸超級電容器（2.7伏之內(nèi)）則對通訊設(shè)施的持續(xù)供電和電腦內(nèi)存系統(tǒng)儲存后備電源等有極大貢獻(xiàn)。

2.5-2.7V超級電容器

用于汽車的48V超級電容器

125V大功率超級電容器

通過超級電容器在上述設(shè)備上的應(yīng)用，不難看出其在能量存儲方面同電池以及其他儲能設(shè)備還是具有可比性的。因此，在“次級”市場的銷售方面，預(yù)計(jì)超級電容器2013年銷售額可以達(dá)到500萬美元，2016年則可增加到1500萬美元。

工程師們致力開發(fā)“超級電池” ?

電池與超級電容器各有利弊，為了集兩者的優(yōu)點(diǎn)于一身，工程師們試圖發(fā)明兩者的混合體--“超級電池”（battery-ultracapacitor）。超級電池的主要特點(diǎn)為：低成本、高能量密度、高能量存儲、循環(huán)使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。而工程師們的首要任務(wù)是要攻克高能量密度這一關(guān)口，因?yàn)橐坏┙鉀Q了能量密度這一難題，超級電池就可替代高成本、大功率超級電容器在運(yùn)輸行業(yè)和自然能源采集方面的應(yīng)用。

將理想中的超級電池呈現(xiàn)給世人，這個過程必然是漫長的。但是，一些公司已經(jīng)加入到研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的隊(duì)伍中，并且已經(jīng)生產(chǎn)出了超級電池的雛形。雖然起步階段的超級電池循環(huán)壽命短、能量密度低，但相比超級電容器坎坷的成長經(jīng)歷，超級電池的未來要明朗得多。

美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員2013年3月宣布發(fā)明了一種以石墨烯為基礎(chǔ)的微型超級電容器，這種電容器用僅有一個原子厚度的碳層制成，其充電和放電的速度比標(biāo)準(zhǔn)電池快百倍甚至千倍。制造這種超級電容器并不需要高精尖的設(shè)備器械，一臺普通的DVD刻錄機(jī)就可以完成整個生產(chǎn)過程。研究小組就表示，使用這種技術(shù) ，他們利用廉價材料在一個光盤上制造100多個微型超級電池，只花費(fèi)了不到半個小時的時間。

超級電容器(Supercapa citors)，又名電化學(xué)電容器(Electrochemical Capacitors)，是上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的一種新型的儲能裝置。它是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，因而不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源。超級電容器的突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。

（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上；

（2）循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1~50萬次，沒有“記憶效應(yīng)”；

（3）大電流放電能力超強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；

（4）功率密度高，可達(dá)300W/KG~5000W/KG，相當(dāng)于電池的5~10倍；

（5）產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；

（6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，長期使用免維護(hù)；

（7）超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；

（8）檢測方便，剩余電量可直接讀出；

（9）容量范圍通常0.1F--1000F 。

法拉（farad），簡稱“法”，符號是F

1法拉是電容存儲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(nèi)輸運(yùn)的電量，即1C=1A·S。

1庫侖=1安培·秒

1法拉=1安培·秒/伏特

類比

電瓶（蓄電池）12伏14安時的放電量=14*3600*12=604800 法拉(F)，（注：12伏14安時電瓶是由2v14安時6塊串聯(lián)來的，如果改成6快并聯(lián)，就等于2v84安時，轉(zhuǎn)換為1v就是168安時）

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(lián)等效電阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)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，充放電大于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(xù)使用可達(dá)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(yīng)。

d. 免維護(hù)，可密封。

e.溫度范圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。

f.超級電容可以串并聯(lián)組成成超級電容模組，可耐壓儲存更高容量！

補(bǔ)充

◆ 超級電容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺夒娙萜骺梢苑磸?fù)充放電數(shù)十萬次。

◆ 超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，實(shí)際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負(fù)極板附近，負(fù)離子在正極板附近。（見圖1）

一、超級電容器為何不同于傳統(tǒng)電容器其"超級"在哪？

◆ 超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。

◆ 傳統(tǒng)電容器的面積是導(dǎo)體的平板面積，為了獲得較大的容量，導(dǎo)體材料卷制得很長，有時用特殊的組織結(jié)構(gòu)來增加它的表面積。傳統(tǒng)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，這些材料通常要求盡可能的薄。

◆ 超級電容器的面積是基于多孔炭材料，該材料的多孔結(jié)夠允許其面積達(dá)到2000m2/g，通過一些措施可實(shí)現(xiàn)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(zhì)離子尺寸決定的。該距離（<10 &Aring;）和傳統(tǒng)電容器薄膜材料所能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)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(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？

1、 優(yōu)點(diǎn)

◆ 在很小的體積下達(dá)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(gòu)成負(fù)面影響；

◆ 從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源；

◆ 超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；

2、缺點(diǎn)

◆ 如果使用不當(dāng)會造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；

◆ 和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路；

三、超級電容器都有哪些應(yīng)用？

◆ 超級電容器的低阻抗對于當(dāng)今許多高功率應(yīng)用是必不可少的。對于快速充放電，超級電容器小的ESR意味著更大的功率輸出。

◆ 瞬時功率脈沖應(yīng)用，重要存儲、記憶系統(tǒng)的短時間功率支持。

四、應(yīng)用舉例

1、快速充電應(yīng)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(tǒng)中，超級電容器提供瞬時功率輸出，作為發(fā)動機(jī)或其它不間斷系統(tǒng)的備用電源的補(bǔ)充；

3、應(yīng)用于能量充足，功率匱乏的能源，如太陽能；

4、當(dāng)公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支持；

5、小電流，長時間持續(xù)放電，例如計(jì)算機(jī)存儲器后備電源；

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(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。

◆ 實(shí)際上決定于電容器單體大小，對于匹配負(fù)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，反復(fù)地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導(dǎo)致斷路。

六、我怎么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(shù)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。（由于電極的特殊結(jié)構(gòu)它們實(shí)際上得花上數(shù)個小時才能將殘留的電荷完全放干凈）

七、超級電容器比電池更好？

◆ 超級電容器不同于電池，在某些應(yīng)用領(lǐng)域，它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結(jié)合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。

◆ 超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)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(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。

◆ 超級電容器的荷電狀態(tài)（SOC）與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算。

◆ 超級電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰俊Ｔ谝恍┕β蕸Q定能量存儲器件尺寸的應(yīng)用中，超級電容器是一種更好的途徑。

◆ 超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。

◆ 超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。

◆ 超級電容器可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個循環(huán)。

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(tǒng)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；另一部分是由于超級電容器內(nèi)阻引起。兩部分誰占主要取決于時間，在非?？斓拿}沖中，內(nèi)阻部分占主要的，相反在長時間放電中，容性部分占主要。

◆ 以下基本參數(shù)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

蓄電池的不足

電動汽車動力源蓄電池在加速或爬坡時要進(jìn)行大電流放電；減速或下坡時要快速充電實(shí)現(xiàn)制動能量回收，要求蓄電池具有優(yōu)良的倍率、快速充放電特性和使用壽命長且性能穩(wěn)定。而對蓄電池實(shí)行大電流充放電將使其壽命大大縮短。同時由于電動汽車放置蓄電池的空間有限，布置非常緊湊，熱量易積累，使得蓄電池暴露在高溫環(huán)境中造成高溫失效。

盡管針對電動汽車所使用的鉛酸蓄電池做了許多改進(jìn)，但是其在高溫時性能惡化快、壽命短、充放電效率低已經(jīng)成為電動汽車發(fā)展的難題之一。

超級電容器的優(yōu)勢

超級電容器也稱電化學(xué)電容器，因其存儲能量大，質(zhì)量輕，可多次充放電而成為一種新型的儲能裝置。超級電容器有以下優(yōu)勢。

1.電容量大。超級電容器采用活性炭粉與活性碳纖維作為可極化電極，與電解液接觸的面積大大增加。根據(jù)電容量的計(jì)算公式，兩極板的表面積越大，則電容量越大。因此，一般雙電層電容器的容量很容易超過IF，它的出現(xiàn)使普通電容器的容量范圍驟然躍升了3～4 個數(shù)量級。

2.充放電壽命很長。超級電容器充放電壽命可達(dá)500000次或90000h，而蓄電池的充放電壽命很難超過1000次；超級電容器可以提供很高的放電電流，一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流，一些高放電電流的蓄電池在如此高的放電電流下的使用壽命將大大縮短。

3.快速充放電?？梢詮臄?shù)十秒到數(shù)分鐘內(nèi)快速充電，而蓄電池在如此短的時間內(nèi)充滿電將是極危險的或是幾乎不可能的。

4.很寬的工作溫度范圍。蓄電池很難在高低溫，特別是低溫環(huán)境下工作；超級電容器用的材料是安全和無毒的，而鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池均具有毒性。

5. 超級電容器可以任意并聯(lián)使用來增加電容量，如采取均壓措施后，還可以串聯(lián)使用。

盡管有在能量存儲上的優(yōu)勢，但超級電容器還是不能和電化學(xué)蓄電池相比，即使是鉛酸蓄電池也能比超級電容器多存儲10倍以上的能量。

超級電容器產(chǎn)品雖然問世不久，但由于它具有特殊的優(yōu)點(diǎn)，已在許多領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用，其前景可以認(rèn)為是非常廣闊。2010年上海世博會中穩(wěn)定運(yùn)營的36輛超級電容客車更是吸引了眾多觀光者的眼球。超級電容車一旦展開普及，市場會大的超出想象。

國內(nèi)從事大容量超級電容器研發(fā)的廠家共有50多家，然而，能夠批量生產(chǎn)并達(dá)到實(shí)用化水平的廠家不到20家。國內(nèi)廠商大多生產(chǎn)液體雙電層電容器，重要企業(yè)有錦州凱美能源（原錦州富辰、錦州錦容）、北京集星電子、北京海峰時代科技，北京合眾匯能科技，朝陽博艾格，上海奧威等十多家。錦州凱美能源是國內(nèi)最大的超級電容器專業(yè)生產(chǎn)廠，主要生產(chǎn)紐扣型和卷繞型超級電容器。北京集星可生產(chǎn)卷繞型和大型電容器，而上海奧威產(chǎn)品多集中在車用超級電容器上。

從各廠商的產(chǎn)品來看，核心企業(yè)間的競爭并不直接，因?yàn)闆]有完全重復(fù)的，競爭也只是局限于一個領(lǐng)域范圍內(nèi)的。預(yù)計(jì)2010-2010年各企業(yè)之間仍將有良好的合作，市場格局不會發(fā)生大的變化。上海奧威、凱美、集星電子等幾家企業(yè)仍將占據(jù)國內(nèi)市場絕大的份額，細(xì)分市場上各企業(yè)的競爭優(yōu)勢將更加明顯?？偟脕碚f，市場競爭不會太激烈。

基于中國消費(fèi)電子近年來的驚人增長表現(xiàn)，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)，我國紐扣型超級電容器有望保持30%以上的平均增長率，卷繞型和大型超級電容器則有可能保持50%以上的平均增長率。到2013年，我國超級電容器的整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到79億元。

澳大利亞國立大學(xué)１日發(fā)布消息說，該?？茖W(xué)家發(fā)明了一種能儲存更多電能、損耗更小的絕緣材料，可用于制造“超級電容”，在可再生能源、電動汽車、國防及航空航天等領(lǐng)域具有很高應(yīng)用價值。

超級電容器(supercapacitor,ultracapacitor)，又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺夒娙萜骺梢苑磸?fù)充放電數(shù)十萬次。同時，超級電容器是一種新型綠色環(huán)保的儲能器件(活性炭)，其具有效率極高、高電流容量、電壓范圍寬、使用溫度范圍廣、回卷使用壽命長、工作壽命長、免維護(hù)易保養(yǎng)、整合簡單、底成本等優(yōu)越的特性;綜合以上所訴，超級電容具有很廣闊的發(fā)展前景;