兩個KEMET超級電容器的圖像，FR0H224ZF（左）和FYD0H223ZF（右） 

 

理論上可以用超級電容器替換電池
，但更換整個電池組需要大量的電池。然而，隨著穩步發展，超級電容器正在許多應用市場（如汽車行業）中獲得關注，為網絡化能源存儲等新興行業開辟了新的可能性。

 

什麼是超級電容？

 

超級電容器（有時稱為SC）是能夠快速存儲和供應高功率電力以及大量循環（高達數百萬次循環）而不會顯示性能衰減的電化學裝置。

 

最簡單的超級電容器主要由兩個電極和插入其中的電解質組成。電荷布置在電極/電解質界麵中，並且沒有化學氧化還原過程。由於累積的物理過程是有限的，所以材料必須具有高表麵積以累積許多電荷。

 

超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)是(shi)雙(shuang)層(ceng)電(dian)容(rong)器(qi)，具(ju)有(you)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)容(rong)量(liang)但(dan)具(ju)有(you)低(di)電(dian)壓(ya)限(xian)製(zhi)。與(yu)電(dian)容(rong)器(qi)相(xiang)比(bi)，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)具(ju)有(you)更(geng)大(da)的(de)麵(mian)積(ji)，用(yong)於(yu)存(cun)儲(chu)更(geng)多(duo)電(dian)荷(he)
，電(dian)容(rong)達(da)到(dao)法(fa)拉(la)（F）範圍，並且它們比電解電容器存儲更多能量。它們具有低漏電流，適用於可在1.8V - 2.5V範圍內工作的許多應用。超級電容器的壽命為10 - 20年，但在大約8 - 10年後，容量可以從100％降低到80％。

 

由於具有低等效串聯電阻（ESR）
，超級電容器可提供高負載電流和快速充電。微型超級電容器是類似MEMSdeqijian，keyichengshoufanfuwanqu

，yincishiyongyulinghuodeyingyong。zheshikechuandaishebeihewulianwangyingyongdelixiangxuanze。zhengzaikaifarouxinggutaiweichaojidianrongqiboli，guihezhijiban。

 

當(dang)向(xiang)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)時(shi)
，在(zai)表(biao)麵(mian)上(shang)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)電(dian)荷(he)層(ceng)，其(qi)間(jian)隔(ge)距(ju)離(li)小(xiao)於(yu)傳(chuan)統(tong)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)間(jian)隔(ge)距(ju)離(li)。這(zhe)就(jiu)是(shi)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)通(tong)常(chang)被(bei)稱(cheng)為(wei)雙(shuang)層(ceng)電(dian)容(rong)器(qi)或(huo)EDLC的原因。

 

超級電容器與標準電容器的比較。圖片來自  Fairprice Electronics，源自Maxwell

 

超級電容器和電池有什麼區別
？

 

電池長期以來一直是能量儲存的主要形式。它們如何被電容器克服
，即使是“超級”電容器？

 

首先，電池逐漸失去充電能力，而電容器幾乎提供無限的充電和放電循環。

 

其次，與電池相比，電容器具有非常低的內阻。它們可以提供比電池更多的瞬時功率。

 

對於具有能量供應機製的物聯網（IoT）應用，將這種強大的能量存儲設備結合到芯片中的能力是必不可少的要求。超級電容器和微電池是可以滿足這些需求的兩種工具。

 

四種儲能技術的功率密度和能量密度。圖片來自國際科學與工程研究期刊，第4卷，第8期
，2013年8月583

 

除chu了le幾ji乎hu所suo有you的de電dian動dong汽qi車che之zhi外wai，鋰li離li子zi電dian池chi幾ji乎hu為wei所suo有you現xian代dai便bian攜xie式shi電dian子zi設she備bei供gong電dian。對dui於yu電dian池chi，充chong電dian和he放fang電dian過guo程cheng緩huan慢man並bing且qie可ke以yi隨sui時shi間jian降jiang低di電dian池chi內nei的de化hua合he物wu，導dao致zhi較jiao低di的de功gong率lv密mi度du和he存cun儲chu容rong量liang。

 

超chao級ji電dian容rong器qi使shi用yong不bu同tong的de能neng量liang存cun儲chu機ji製zhi。在zai超chao級ji電dian容rong器qi中zhong
，能neng量liang以yi靜jing電dian方fang式shi存cun儲chu在zai材cai料liao表biao麵mian，不bu涉she及ji化hua學xue反fan應ying。超chao級ji電dian容rong器qi的de主zhu要yao缺que點dian是shi與yu電dian池chi相xiang比bi能neng量liang密mi度du低di。而er且qie，超chao級ji電dian容rong器qi材cai料liao（例如石墨烯）的成本通常超過用於製造電池的材料的成本。

 

超級電容器的應用

 

超chao級ji電dian容rong器qi可ke與yu安an裝zhuang在zai狹xia小xiao空kong間jian內nei的de能neng量liang收shou集ji解jie決jue方fang案an結jie合he使shi用yong。當dang它ta們men用yong作zuo峰feng值zhi輸shu出chu的de輔fu助zhu電dian源yuan時shi，您nin可ke以yi減jian小xiao電dian源yuan的de尺chi寸cun並bing提ti高gao整zheng體ti性xing能neng。

 

以下是超級電容器的一些可能應用：

 

電源故障時存儲和備份存儲器數據：超級電容器可以集成到消費電子產品，IT設備和通信係統中
，以保護存儲器內容。相關應用程序是內部備用電源。超級電容器可以作為電池更換或短期備用電源。

 

電動車輛：電動車輛受到諸如低功率密度，有限的充電/放(fang)電(dian)循(xun)環(huan)

，高(gao)溫(wen)依(yi)賴(lai)性(xing)和(he)延(yan)長(chang)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)的(de)限(xian)製(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)。超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)克(ke)服(fu)了(le)這(zhe)些(xie)限(xian)製(zhi)
，盡(jin)管(guan)它(ta)們(men)具(ju)有(you)較(jiao)低(di)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)和(he)較(jiao)高(gao)的(de)成(cheng)本(ben)。存(cun)儲(chu)設(she)備(bei)的(de)組(zu)合(he)可(ke)能(neng)是(shi)首(shou)選(xuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。與(yu)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)組(zu)等(deng)高(gao)功(gong)率(lv)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)與(yu)陡(dou)峭(qiao)上(shang)升(sheng)加(jia)速(su)或(huo)努(nu)力(li)相(xiang)關(guan)的(de)峰(feng)值(zhi)負(fu)載(zai)要(yao)求(qiu)。此(ci)外(wai)，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)可(ke)用(yong)於(yu)再(zai)生(sheng)製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)。

 

可再生能源的應用：在太陽能光伏應用中，有必要每3到7年nian更geng換huan一yi次ci電dian池chi
，因yin為wei它ta們men容rong易yi磨mo損sun。超chao級ji電dian容rong器qi的de使shi用yong可ke以yi消xiao除chu頻pin繁fan維wei護hu和he更geng換huan的de需xu要yao。此ci外wai，能neng源yuan效xiao率lv是shi以yi可ke再zai生sheng方fang式shi生sheng產chan能neng源yuan的de關guan鍵jian方fang麵mian，超chao級ji電dian容rong器qi表biao現xian出chu比bi電dian池chi更geng高gao的de充chong電dian效xiao率lv。

 

結論

 

超級電容器是一種新興的能量存儲技術，可以成為許多電子係統的重要組成部分。鋰離子電池非常成功
，但在功率密度和充電/放電循環次數方麵，它們永遠無法與超級電容器競爭。

 

 

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