1。2 超级电容器的简介

1。2。1  超级电容器的特点

超级电容器是一种介于传统电容器和传统电池之间的储能器件，由于其紧密的双 电荷层有着相比于普通电容器小得多的间距，其功率密度比普通电池高 10~100 倍， 能量密度比传统电容高 100 倍以上[3]，结合了二者优点，另外超级电容器还有以下显 著优点：

1。  充放电速度快，时间短，能够在大电流环境中进行充电，且充电在 0。1-20 秒

内可达到其额定容量的 95 %以上；

2。 循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达 1~50 万次，这是因为超级 电容器反应过程中的氧化还原反应是可逆的，能够使活性物质结构保持不变。理论上

寿命无穷，实际上大于 105 万次，是普通电池 100 倍；

3。  能量转换率高，过程损失小，大电流能量循环效率不低于 90% ；

4。 理想的绿色环保材料，在产品生产、使用、储存以及拆解过程中均没有污染；

5。 成本低，质量好，安全系数高，长期使用免维修；

6。 工作温度范围大，受温度影响小，超低温特性好，在零下 40 ℃ 的环境中仍 可工作，而二次电池需零上才能正常运行反应。

1。2。2 超级电容器的种类

超级电容器根据能量储存原理不同，可分为两大类：双电层电容器[4]（EDLC） 和法拉第准电容器[4]。双电层电容器在充放电过程中，整个双电层没有发生化学反应， 只有物理过程，从而有着循环寿命长、性能稳定的特点。而法拉第准电容器则是通过 高度可逆的化学吸附脱附或者氧化还原反应[5]进行储能，有着深入电极内部的电极过 程，因此法拉第准电容器有着相较于双电层电容器更高的比容量。

1。2。3  超级电容器的电极材料

多见的超级电容器电极材料分别为金属氧化物、碳材料和导电聚合物。其中金属 氧化物和导电聚合物成本较高、循环稳定性较差但比容量高[6]。碳材料成本低、工艺 流程相对简单、循环稳定性较好但比容量低。因此，研究者们致力于研究结合金属氧 化物和碳材料的复合材料，使二者扬长避短，从而得到高比容量、优异电化学性能、 高能量密度、循环稳定性好、高速率、成本低廉的超级电容器。

1。2。3  超级电容器的应用

正是因为超级电容器有着以上所述的优点，使其在商业、工业和交通工具等应用 场景[7]中，有着广阔的前景。

一、在商业中的应用 由于超级电容器成本小，用途广，可将超级电容器用于商业设备，例如：○1  不间

断电源：医院、金融中心和计算机中心等大型社会用地针对电网环境对电源的可靠性 要求，都需要为重要资源和设备提供可靠不间断电源；○2 电网稳压器：在可再生能源 远距离的传输中，如大型风电场和光伏电站，一般距离都较远，伴随可再生能源在电 网中渗透率的增长，储能来调节电网电压是大势所趋；○3  风电发电系统：制备风能变论文网

化器设备，用于评估不同涡轮机的价能比；○4 光伏系统等。 二、在工业中的应用

超级电容器作为理想的清洁能源，在汽车等工业行业是一颗冉冉新星，例如：○1 电力驱动搬运车：超级电容器为燃料电池提供了一个理想的储能元件，二者是电力推 进设备和升降机驱动系统的理想组合[8]；○2 起重机：由于长时间的待机，普通储能材 料有着较高的损耗，而超级电容器有着超长循环寿命和非再生设计可以使排放量降低 超过百分之五十，燃料消耗降低百分之二十；○3 挖土机：减少百分之四十的燃油消耗， 且降低了对液压的要求。