超級電容是什么？優缺點有哪些？

1.超級電容

超級電容器 (Supercapacitors) 又稱大容量電容器或電化學電容器(Electrochemical Capacitors)，具有充放電速率快、效率高、循環壽命長、安全性好、使用溫度范圍廣、節約能源和綠色環保等優點，是一種新型的電化學儲能裝置。

2.超級電容分類

超級電容根據其儲能原理可分為雙電層電容、贗電容，以及混合電容。

(1)雙電層電容是利電極界面處形成的雙電層來儲存電荷，使用高比表面積的多孔材料例如活性炭、石墨烯等可以大大增加雙電層面積從而提升儲能量，在充電過程中電極界面處會出現帶相反電性的電荷層，目前雙電層電解液基本上從無機電解液過渡到有機電解液，這極大地增加了超級電容的工作電壓窗口。

(2)贗電容和混合電容都用到了發生高度可逆的氧化還原反應的法拉第電極來存儲電能，法拉第電極與雙電層電極在相同電極面積下，其容量大大高于雙電層電容，因此贗電容和混合電容都具有更高的能量密度，但同時其功率密度與循環壽命卻小于雙電層電容。由于混合電容除了一端是法拉第電極以外另一端為雙電層電極，相當于中和了其兩者的特點。

3.超級電容的優缺點

超級電容的主要優點如下：

1)功率密度大：由于超級電容屬于靜電荷調節元件，其功率密度不受動力學條件的限制，因此它的功率密度遠遠大于大部分電化學電池。

2)使用壽命長：由于超級電容的充放電過程只涉及電荷的簡單提取與加入，不涉及任何化學反應，所以可以進行多次循環充放電，循環使用壽命高達百萬次。

3)快速充放電：超級電容在充放電時電流值可以非常大，所需的充放電時間也相應較小，一般在幾十秒至幾分鐘內，比傳統的電化學電池快幾十倍。

4)工作溫度范圍寬：已有研究表明，超級電容的工作溫度對其電解質導電率、自放電率等均有影響，但與傳統電池相比，其工作溫度范圍仍較為優越，目前可在-40℃-70℃的環境中正常工作。

5)能源管理簡單而又精確：超級電容的存儲能量在理論上只與超級電容器的工作電壓相關，電容量的變化值幾乎可以忽略不計，這種優勢使超級電容的荷電狀態計算簡單易行，而且在規劃管理它時能獲得非常精確的結果。

6)環境友好性：超級電容的電極材料一般為活性炭或氣凝膠，生產時不會產生對人類與環境有害的污染，集成與運輸過程中也只會產生一些噪音，廢棄后也不會對土壤與水質產生危害，屬于環境友好型儲能裝置。

超級電容器也不屬于完全理想的儲能技術，不能滿足所有儲能需求，也存在以下缺陷與不足：

1)能量密度低：超級電容的能量密度很低，只有蓄電池的十分之一，這主要是由于超級電容屬于表相反應，而蓄電池為體相反應，這一缺點使得超級電容不能單獨支持大容量儲能場景的需求。

2)成本問題：超級電容器的工藝復雜性使得其造價比較昂貴，雖然目前的趨勢顯示其成本在逐年下降，但大規模應用時仍需進行經濟可行性分析。

3)易造成電壓失衡：超級電容器僅可用于直流電路，且單體電壓小，使用時需要經過串并聯組合使用，但單體參數不一致容易造成電壓失衡，影響使用壽命。

以上梳理了超級電容的定義及優缺點等，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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