什麽是超級電容？與普（pǔ）通電容有什麽區別（bié）？
更（gèng）新時間（jiān）：2022-01-06 點（diǎn）擊（jī）次數：1606
超級電容，又名電化學電容，雙電層電容（róng）器、黃（huáng）金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解（jiě）質來儲能的一種電化學元件。它（tā）不同（tóng）於傳統的化學電源，是一種介於傳統電容器（qì）與電池之間、具（jù）有（yǒu）特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電（diàn）容電荷儲存電能。但在其儲能的過程並不發生化學反（fǎn）應，這種儲能過（guò）程是可逆的，也正因為此超級電容器（qì）可以反（fǎn）複充放電數十萬次。超（chāo）級電容器結構上的具體細節依（yī）賴於對超級電容器的應用和使用。由於製造商或（huò）特定的應用（yòng）需求，這些材（cái）料可能略有不同。所有超級電容器的共性是，他們都包含一個正極，一個負極，及這兩個電極之間的隔膜，電解液填補由這兩個電極和隔膜分離出來的兩個的孔隙。
超級（jí）電容器（qì）的結構如圖所示，是由高比表麵積的（de）多（duō）孔化電極材料、多孔性電池（chí）隔膜及電（diàn）解液組成。隔膜應滿足具有盡（jìn）可能高的離子電導和盡可能低的電子電導的條件，一般為纖維（wéi）結構的電子絕緣材料，如聚丙烯膜。電解液的類型根據電極材料（liào）的性質（zhì）進行選擇。根據儲（chǔ）能機理的不同可（kě）以分（fèn）為以下兩（liǎng）類：1、雙電層電容：是在電極/溶液界（jiè）麵通過電子或（huò）離子的定（dìng）向排列造成電荷的對峙而產生的。對一個電極/溶液體係，會在電子導電（diàn）的電極和離子導電（diàn）的（de）電解質（zhì）溶液界麵上形成雙電層。當（dāng）在兩（liǎng）個電（diàn）極上施（shī）加電（diàn）場後（hòu），溶（róng）液中的陰（yīn）、陽離子分（fèn）別向（xiàng）正、負電極遷（qiān）移，在電極（jí）表麵形（xíng）成雙電層；撤消電場後，電（diàn）極上的正負電荷與溶液中的相反電（diàn）荷離子相吸引而使雙電層穩定，在（zài）正負極間產生相對穩定的電位差。這時對某一電極而（ér）言，會在一定距（jù）離內(分散層（céng）)產生與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持（chí）電中性；當將兩極與外電（diàn）路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性（xìng），這便是雙電層電容的充放電原理（lǐ）。
2、法拉第（dì）準電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表麵和近表麵或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質進行欠電位沉積（jī），發生高度可逆的化學吸脫附（fù）和氧化還原反應，產生與電極充電電位有關的電（diàn）容對於法拉第準電容，其儲存（cún）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發（fā）生的氧化還原反應。當電解液中的離子(如H+、OH-、K+或（huò）Li+)在外加電場的作（zuò）用下由溶液中擴散到電極/溶液界麵時，會通過界麵上的氧化還原反應而進入（rù）到電（diàn）極（jí）表（biǎo）麵活（huó）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（xiē）進入氧化物中的離子又會通（tōng）過以（yǐ）上氧化還原反應的逆反應重新返回到（dào）電解（jiě）液中，同時所存儲的（de）電荷通過外電路而釋放出來，這就是法拉第準電（diàn）容的（de）充放（fàng）電機理。
1、很小的體積下達到法拉（lā）級的電容量（liàng）；
2、無須特別的充電電路和控製放（fàng）電電路；
3、和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負麵影（yǐng）響；
4、從環（huán）保的角度考慮，它是一種綠（lǜ）色能源；
5、超（chāo）級電（diàn）容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢（láo）固等問題；
1、如果使用（yòng）不（bú）當會（huì）造成電解質（zhì）泄漏等現象；
2、和鋁電解電容器相比，它內阻較大，因（yīn）而不可以用於交流電路；
超級電容器之所以稱（chēng）之為“超級"的原因（yīn）：1、超級電容器可（kě）以被視為懸浮在電解（jiě）質中的兩個無反應（yīng）活性的多孔電極板，在極板上（shàng）加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分（fèn）離開的正離子在負極板附近，負離子在正（zhèng）極板附近。2、超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用於存儲電荷的麵積（jī）越大、分離出的電荷越密集，其電容（róng）量越大。
3、傳統電容器的麵積是導（dǎo）體的平板麵積，為（wéi）了獲得較大的容量，導（dǎo）體材（cái）料卷製（zhì）得很長，有時用特殊的組織結構（gòu）來增加它的表麵積。傳統電容器是（shì）用絕緣材料分離它的兩極（jí）板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要（yào）求盡可能的薄。4、超級電容器的麵積是基於（yú）多孔炭材料，該材料的多孔結構允許其麵積（jī）達到2000m2/g，通過一些措施（shī）可實現更（gèng）大的（de）表麵積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電（diàn）電極的電解質離子尺寸決定的。該（gāi）距離（<10 Å）和傳統電容（róng）器薄膜材料所能（néng）實現的（de）距離（lí）更小。5、龐大的表麵積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較（jiào）傳統電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其“超級"所在。
超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容（róng）器的時間常數（shù）τ在1~2s，*給（gěi）阻-容式電路（lù）放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要（yào）5~10s（由於電極的特殊結構它們實際上得花上數（shù）個小時才能將（jiāng）殘留的電荷*放幹淨）。超級電（diàn）容器可（kě）以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限製，甚至短路也不是致命的。實際上決定於電容（róng）器（qì）單（dān）體大小，對於匹配負載，小單（dān）體可放10A，大單體可放1000A。另一（yī）放電率的限製條件是熱，反複地（dì）以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終（zhōng）導致斷路。
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