关于超级电容器的分类以及特点研究

超级电容器是一种新型的储能装置，具有功率密度高、充电时间短、循环寿命长、绿色环保等优点，可应用在储能装置、动力电源系统以及诸多电子设备上。超级电容器作为一种新型绿色新能源存储器件，在众多行业或领域展示出巨大的应用潜力或前景。

什么是超级电容器

超级电容器(supercapacitor)，又名电化学电容器(electrochemical capacitor)，是一种主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能的新型储能装置。与传统的化学电源不同，超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的电源，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优势。

超级电容器的分类

超级电容器按其储能原理可分为两类：双电层电容器和赝电容器(法拉第赝电容)。

(1) 双电层电容器

双电层电容器(electrochemical double layercapacitor，EDLC)是一种利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来存储能量的装置，其储能机理是双电层理论。双电层理论最初在19世纪末由德国物理学家Helmhotz提出，后来经Gouy、Chapma和Stern根据粒子热运动的影响对其进行修正和完善，逐步形成了一套完整的理论，为双电层电容器奠定了理论基础。双电层理论认为，当电极插入电解液中时，电极表面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配的带异种电荷的离子，使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排列，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。

双电层电容器是利用双电层机理实现电荷的存储和释放从而完成充放电的过程。充电时电解液的正负离子聚集在电极材料/电解液的界面双层，以补偿电极表面的电子。尤其是在充电强制形成离子双层时，会有更多带相反电荷的离子积累在正负极界面双层，同时产生相当高的电场，从而实现能量的存储。放电时，随着两极板间的电位差降低，正负离子电荷返回到电解液中，电子流入外电路的负载，从而实现能量的释放。

(2) 法拉第赝电容器

法拉第赝电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电极活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。法拉第赝电容可通过两种方式来存储电荷：一种是通过双电层上的存储实现对电荷的存储；另一种是通过电解液中离子在电极活性物质中发生快速可逆的氧化还原反应而将电荷储存。法拉第赝电容的产生过程虽然发生了电子转移，但不同于电池的充放电行为，其具有高度的动力学可逆性，且更接近于电容器的特性。

超级电容器的特点

目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量0.5～1000 F，工们电压12～400 V，最大放电电流400～2000A。与电池相比，超级电容器具有如下性能特点：

(1) 具有法拉级的超大电容量；

(2) 比脉冲功率比蓄电池高近10倍；

(3) 充放电循环寿命在100 000次以上；

(4) 能在-40℃～70℃的环境温度中正常使用；

(5) 有超强的荷电保持能力，漏电源非常小；

(6) 充电迅速，使用便捷；

(7) 无污染，真正免维护。

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