超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能器件具有電容器快速充放電和電池儲能的特點。它也可以被稱為大容量電容器、雙電層電容器、黃金電容、法拉電容等。

超級電容器

超級電容器由電極組成、電解質(zhì)和隔膜成分。與傳統(tǒng)的電容器和電池相比，超級電容器具有明顯的優(yōu)勢，如更高的功率密度更高的充電效率和免維護(hù)、環(huán)保、更換成本較低。

超級電容器是一種通過電極和電解質(zhì)之間形成的界面雙電層來儲存能量的新型元件。當(dāng)電極與電解質(zhì)接觸時，由于庫侖力、分子間力和原子間力使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定且相反的雙層電荷，稱為界面雙層。雙電層超級電容器被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個非活性多孔板，電壓施加在兩個板上。施加于正極板的電勢吸引電解液中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，從而在兩個電極的表面上形成雙電層電容器。雙電層電容器根據(jù)電極材料不同可分為碳電極雙電層超級電容器、金屬氧化物電極超級電容器和有機(jī)聚合物電極超級電容器。

與蓄電池和傳統(tǒng)的物理電容器相比，超級電容器具有以下特點：

1)功率密度高。高達(dá)102 ~ 1043356 w/Kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池的功率密度水平。

2)循環(huán)壽命長。經(jīng)過幾秒鐘50萬到100萬次的高速深度充放電循環(huán)后，超級電容器的特性變化不大，容量和內(nèi)阻僅下降10%～20%

3)工作溫限寬。由于低溫下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，其容量變化遠(yuǎn)小于電池。商用超級電容器的工作溫度范圍可以達(dá)到-40℃至80℃之間。

4)免維護(hù)。超級電容器充放電效率高，對過充過放有一定的耐受能力，可以穩(wěn)定反復(fù)充放電，理論上不需要維護(hù)。

5)綠色環(huán)保。超級電容是一種新型環(huán)保電源，因為它在生產(chǎn)過程中不使用重金屬和其他有害化學(xué)物質(zhì)，并且壽命長。

對于超級電容器，根據(jù)內(nèi)容不同有不同的分類方法。

首先，根據(jù)儲能機(jī)制的不同，超級電容器可以分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要通過電極表面吸附純靜電荷產(chǎn)生儲能。法拉第準(zhǔn)電容主要是通過法拉第準(zhǔn)電容的活性電極材料（例如過渡金屬氧化物和高分子聚合物）表面及其附近的可逆氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容，從而實現(xiàn)能量的儲存和轉(zhuǎn)換。

其次，根據(jù)電解液的種類，可以分為水性超級電容器和有機(jī)超級電容器兩大類。

另外，根據(jù)活性物質(zhì)種類是否相同，可分為對稱超級電容器和非對稱超級電容器。

最后，根據(jù)電解質(zhì)的狀態(tài)形態(tài)，超級電容器可分為固體電解質(zhì)超級電容器和液體電解質(zhì)超級電容器。

1)壽命：如果超級電容器的內(nèi)阻增大，在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)，容量減小J，其有效使用時間可以延長，一般與第四條規(guī)定的其特性有關(guān)。影響壽命的是主動干涸、內(nèi)阻增大，電能儲存量下降到63.2%稱為壽命終結(jié)。

2)電壓：超級電容有一個推薦電壓，最佳工作電壓為 如果工作電壓高于推薦電壓，電容器的使用壽命會縮短，但電容器可以長時間工作在超高電壓狀態(tài)，電容器內(nèi)部的活性炭會分解成氣體，有利于儲存電能，但不能超過推薦電壓的1.3倍，否則超級電容會因超高壓而損壞。

3)溫度：超級電容器的正常工作溫度為-40~70℃。溫度和電壓是影響超級電容器壽命的重要因素。溫度每升高5℃，電容器的壽命將減少10%在低溫下，如果提高電容器的工作電壓，電容器的內(nèi)阻不會增加，可以提高電容器的使用效率。

4)放電：在脈沖充電技術(shù)中，電容器的內(nèi)阻是一個重要因素；在小電流放電中，容量是一個重要因素。

5)充電：電容充電有很多方式，比如恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。充電過程中，在電容電路中串聯(lián)一個電阻，會降低充電電流，提高電池的使用壽命。

使用超級電容器的注意事項包括：

1)超級電容器具有固定的極性。使用前，應(yīng)確認(rèn)極性。

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，會導(dǎo)致電解液分解，同時電容器發(fā)熱，容量降低，內(nèi)阻增大，壽命縮短。

3)超級電容不能用于高頻充放電電路。高頻快速充放電會導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增大。

4)環(huán)境溫度對超級電容器的壽命有重要影響。因此，超級電容器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離熱源。

5)當(dāng)超級電容作為備用電源時，由于其內(nèi)阻較大，在放電瞬間會有電壓降。

6)超級電容器的相對濕度不應(yīng)大于85%或者在含有有毒氣體的環(huán)境中，會導(dǎo)致導(dǎo)線和電容器外殼腐蝕，造成開路。

7)超級電容器不能放在高溫下、在高濕度環(huán)境下，溫度要盡可能高-30～50℃、相對濕度小于60%儲存在的環(huán)境中，并應(yīng)避免溫度突然上升和下降，因為這將導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

8)超級電容在雙面電路板上使用時，需要注意的是連接不能穿過電容能到達(dá)的地方，因為超級電容的安裝方式，會導(dǎo)致短路。

9)在電路板上焊接電容器時，電容器外殼不能接觸電路板，否則焊料會滲入電容器穿線孔，影響電容器的性能。

10)超級電容器安裝后，不要強(qiáng)行傾斜或扭曲電容器，這會導(dǎo)致電容器引線松動，導(dǎo)致性能惡化。

11)焊接時避免電容器過熱。如果電容器在焊接過程中過熱，將會降低電容器的使用壽命。

12)電容器焊接后，需要清洗電路板和電容器，因為一些雜質(zhì)可能會導(dǎo)致電容器短路。

13)當(dāng)超級電容器串聯(lián)使用時，存在單個電容器之間的電壓平衡問題簡單的串聯(lián)會導(dǎo)致一個或幾個單個電容過壓，損壞這些電容，影響整體性能所以串聯(lián)使用電容時，需要廠家的技術(shù)支持。

14)如果超級電容器在使用過程中有其他應(yīng)用問題，應(yīng)咨詢廠家或參考超級電容器使用說明書中的相關(guān)技術(shù)資料。