超级电容器

主要特点

　　1 大容量

与传统电容的差别

　　电容是以将正负电荷分隔开来的方式储存能量的。储存电荷的面积越大，分隔的距离越小，电容量越大。传统电容是从平板状导电材料得到其储存电荷面积的，只有将一根很长的材料缠绕起来才能获得大的面积，从而获得大的电容量。另外传统电容是用塑料薄膜、纸张或陶瓷等将电荷板隔开的，这类绝缘材料的厚度也是阻碍传统电容容量急剧增大的瓶颈。

　　超级电容器是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的。这种材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达2000平方米，而超级电容器中电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定，其值小于10埃。巨大的表面积加上电荷间微小的距离，使得超级电容器的电容量剧增。一个有机系超级电容器单体的电容值，可以从一法拉至几千法拉。总之，与传统电容相比，超级电容器容量远远大于传统的电容。

与蓄电池的比较

　　1．与同样大小的蓄电池相比，超级电容器所能储存的能量小于蓄电池，但其功率性能却大大优于蓄电池。因为超级电容器可以高速率放电，且尖峰电流仅受内阻和超级电容器大小的限制，所以在储能装置的尺寸大小由功率决定时，采用超级电容器是较优方案。

　　2．超级电容器在其额定电压范围内可以充电至任意电压值，放电时可以放出所储存的全部电量，而蓄电池只能在很窄的电压范围内工作，而且过放电会造成蓄电池性损坏。

　　3．超级电容器可以安全、频繁的释放能量脉冲，但蓄电池频繁的释放能量脉冲则会大大降低其使用寿命。

　　4．超级电容器有极快速充电特性，而快速充电则会加快蓄电池损坏。

　　5．超级电容器充放电循环寿命可达几十万次，而蓄电池一般数百次。

特性

　　超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。

　　传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。

　　超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 &Aring;）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。

应用领域

　　1、税控机、税控加油机、真空开关、智能表、远程抄表系统、仪器仪表、数码相机、掌上电脑、电子门锁、程控交换机、无绳电话等的时钟芯片、静态随机存贮器、数据传输系统等微小电流供电的后备电源。

　　2、智能表（智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表）作电磁阀的启动电源。

　　3、太阳能警示灯，航标灯等太阳能产品中代替充电电池。

　　4、手摇发电手电筒等小型充电产品中代替充电电池。

　　5、电动玩具电动机、语音IC、LED发光器等小功率电器的驱动电源。

　　超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置,它具有功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等优点。

美储能破纪录

　　2011年1月，美国俄亥俄州代顿市Nanotek INStruments公司新研制的石墨烯超级电容器，单位质量可储存的能量相当于镍氢电池，打破了世界纪录，而且充电或放电只需要短短几分钟、甚至几秒钟，有望取代电池。

　　该超级电容器电极的制备采用了石墨烯，混合5%的超级P（一种乙炔黑<acetylene black>，作用相当于导电添加剂）和10%的聚四氟乙烯（PTFE）结合剂。研究人员把产生的悬浮液涂在集电器表面，把硬币大小的电容器安装在隔离箱里。电解质-电极界面的制备，采用了“Celguard隔膜-3501”，而电解液是一种化学品，叫做EMIMBF4。

　　该公司对硬币大小超级电容器的测试表明，石墨烯电极的超级电容器的能量密度为85.6 Wh/kg，而镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg，这是有史以来基于碳纳米材料的双电层超级电容器所达到的值。