什么是超級(jí)電容器?它的工作原理是什么?指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置，既具有電容器快速充放電的特性，同時(shí)又具有電池的儲(chǔ)能特性。

2.原理

超級(jí)電容器是通過電極與電解質(zhì)之間形成的界面雙層來存儲(chǔ)能量的新型元器件。當(dāng)電極與電解液接觸時(shí)，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定和符號(hào)相反的雙層電荷，稱其為界面雙層。把雙電層超級(jí)電容看成是懸在電解質(zhì)中的2個(gè)非活性多孔板，電壓加載到2個(gè)板上。加在正極板上的電勢(shì)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(gè)雙電層電容器。雙電層電容器根據(jù)電極材料的不同，可以分為碳電極雙層超級(jí)電容器、金屬氧化物電極超級(jí)電容器和有機(jī)聚合物電極超級(jí)電容器。

3.特點(diǎn)

與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級(jí)電容器的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

(1)功率密度高。可達(dá)102～104 W/kg，遠(yuǎn)高于蓄電池的功率密度水平。

(2)循環(huán)壽命長(zhǎng)。在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬次至100萬次后，超級(jí)電容器的特性變化很小，容量和內(nèi)阻僅降低10%～20%。

(3)工作溫限寬。由于在低溫狀態(tài)下超級(jí)電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠(yuǎn)小于蓄電池。商業(yè)化超級(jí)電容器的工作溫度范圍可達(dá)-40℃～+80℃。

(4)免維護(hù)。超級(jí)電容器充放電效率高，對(duì)過充電和過放電有一定的承受能力，可穩(wěn)定地反復(fù)充放電，在理論上是不需要進(jìn)行維護(hù)的。

(5)綠色環(huán)保。超級(jí)電容器在生產(chǎn)過程中不使用重金屬和其他有害的化學(xué)物質(zhì)，且自身壽命較長(zhǎng)，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源。

4.分類

對(duì)于超級(jí)電容器來說，依據(jù)不同的內(nèi)容可有不同的分類方法。

首先，根據(jù)不同的儲(chǔ)能機(jī)理，可將超級(jí)電容器分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進(jìn)行吸附來產(chǎn)生存儲(chǔ)能量。法拉第準(zhǔn)電容器主要是通過法拉第準(zhǔn)電容活性電極材料(如過渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換。

其次，根據(jù)電解液種類可分為水系超級(jí)電容器和有機(jī)系超級(jí)電容器兩大類。此外，根據(jù)活性材料的類型是否相同，可分為對(duì)稱超級(jí)電容器和非對(duì)稱超級(jí)電容器。其次，根據(jù)電解液的狀態(tài)形式，又可將超級(jí)電容器分為固體電解質(zhì)超級(jí)電容器和液體電解質(zhì)超級(jí)電容器兩大類。

5.主要參數(shù)

1)壽命：超級(jí)電容器的內(nèi)阻增加，則容量降低j在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)，它的有效使用時(shí)間是可以延長(zhǎng)的，一般跟它的特點(diǎn)第4條所規(guī)定的有關(guān)。影響壽命的是活性干涸、內(nèi)阻加大，存儲(chǔ)電能能力下降至63.2%稱為壽命終結(jié)。

2)電壓：超級(jí)電容器有一個(gè)推薦電壓和一個(gè)推薦工作電壓 如果使用電壓高于推薦電壓，將縮短電容器的壽命，但是電容器能連續(xù)長(zhǎng)期工作在過高壓狀態(tài)下，電容器內(nèi)部的活性炭將分解形成氣體，有利存儲(chǔ)電能，但不能超過推薦電壓的1.3倍，否則將會(huì)因電壓超高而損壞超級(jí)電容器。

3)溫度：超級(jí)電容器的正常操作溫度是-40~70℃。溫度與電壓是影響超級(jí)電容器壽命的重要因素。溫度每升高5℃，電容器的壽命將下降10%。在低溫下，提高電容器的工作電壓，電容器的內(nèi)阻不會(huì)上升，可提高電容器的使用效率。

4)放電：在脈沖充電技術(shù)里，電容內(nèi)阻是重要因素;在小電流放電中，容量又是重要因素。

5)充電：電容充電有多種方式，如恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。在充電過程中，在電容回路串接一只電阻，將降低充電電流，提高電池的使用壽命。以上就是超級(jí)電容器的原理解析，希望能給大家?guī)椭?