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什么是超级电容器？超级电容器的原理、特点以及应用

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性 。
超级电容器
什么是超级电容器?
超级电容器(有时称为SC)是能够快速存储和供应高功率电力以及大量循环(高达数百万次循环)而不会显示性能衰减的电化学装置 。
最简单的超级电容器主要由两个电极和插入其中的电解质组成 。电荷布置在电极/电解质界面中，并且没有化学氧化还原过程 。由于累积的物理过程是有限的，所以材料必须具有高表面积以累积许多电荷 。
超级电容器原理
超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件 。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层 。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上 。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器 。双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器 。
超级电容器特点
与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在：
(1)功率密度高 。可达102～104 W/kg，远高于蓄电池的功率密度水平 。
(2)循环寿命长 。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，超级电容器的特性变化很小，容量和内阻仅降低10%～20% 。
(3)工作温限宽 。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池 。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃～+80℃ 。
(4)免维护 。超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的 。
(5)绿色环保 。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源 。
与电池不同，超级电容器可在几秒钟内充电，并可承受几乎无限的充电周期 。超级电容器具有比传统电容器更高的能量密度，但是比诸如物联网设备的电子产品中使用的标准电池具有更低的能量密度 。
理论上可以用超级电容器替换电池，但更换整个电池组需要大量的电池 。然而，随着稳步发展，超级电容器正在许多应用市场(如汽车行业)中获得关注，为网络化能源存储等新兴行业开辟了新的可能性 。
超级电容器和电池有什么区别?
电池长期以来一直是能量储存的主要形式 。它们如何被电容器克服，即使是“超级”电容器?
首先，电池逐渐失去充电能力，而电容器几乎提供无限的充电和放电循环 。
其次，与电池相比，电容器具有非常低的内阻 。它们可以提供比电池更多的瞬时功率 。
对于具有能量供应机制的物联网(IoT)应用，将这种强大的能量存储设备结合到芯片中的能力是必不可少的要求 。超级电容器和微电池是可以满足这些需求的两种工具 。
除了几乎所有的电动汽车之外，锂离子电池几乎为所有现代便携式电子设备供电 。对于电池，充电和放电过程缓慢并且可以随时间降低电池内的化合物，导致较低的功率密度和存储容量 。
超级电容器使用不同的能量存储机制 。在超级电容器中，能量以静电方式存储在材料表面，不涉及化学反应 。超级电容器的主要缺点是与电池相比能量密度低 。而且，超级电容器材料(例如石墨烯)的成本通常超过用于制造电池的材料的成本 。
超级电容器的应用
超级电容器可与安装在狭小空间内的能量收集解决方案结合使用 。当它们用作峰值输出的辅助电源时，您可以减小电源的尺寸并提高整体性能 。
以下是超级电容器的一些可能应用：电源故障时存储和备份存储器数据：超级电容器可以集成到消费电子产品，IT设备和通信系统中，以保护存储器内容 。相关应用程序是内部备用电源 。超级电容器可以作为电池更换或短期备用电源 。
电动车辆：电动车辆受到诸如低功率密度，有限的充电/放电循环，高温依赖性和延长充电时间的限制的影响 。超级电容器克服了这些限制，尽管它们具有较低的能量密度和较高的成本 。存储设备的组合可能是首选解决方案 。与超级电容器组等高功率设备可以满足与陡峭上升加速或努力相关的峰值负载要求 。此外，超级电容器可用于再生制动系统 。
可再生能源的应用：在太阳能光伏应用中，有必要每3到7年更换一次电池，因为它们容易磨损 。超级电容器的使用可以消除频繁维护和更换的需要 。此外，能源效率是以可再生方式生产能源的关键方面，超级电容器表现出比电池更高的充电效率 。
【什么是超级电容器？超级电容器的原理、特点以及应用】
超级电容器
通过以上的内容，大家已经对超级电容器有了一定的了解，可见，超级电容器是一款比较先进的设备，以后它的应用会越来越多的 。


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