未來的數字世界有望為人們帶來更舒適和更安全的生活。不過，自動駕駛、交通標誌的自動檢測以及許多其他功能都要求不間斷的數據連接
，因此需要安全穩定的持續電源供應。

 

如今，電信和遠程信息處理中的大多數不間斷電源(UPS)應用都是基於電池技術，甚至用於緩衝峰值負載。在此類應用中，由於電池技術具備相對較高的能量密度、成熟度以及被使用多年的熟悉度，因而具有一定的優勢。所以，這些應用的架構是專門為配合現有電池技術的特性而設計的。

 

近二十年來，超級電容器已經成功地在眾多應用中用作峰值和備用電源解決方案，包括風力渦輪機、移動基站、工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)和(he)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)。近(jin)年(nian)來(lai)
，由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)大(da)批(pi)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)

，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)設(she)備(bei)，從(cong)成(cheng)本(ben)和(he)性(xing)能(neng)兩(liang)方(fang)麵(mian)來(lai)看(kan)，也(ye)可(ke)用(yong)作(zuo)大(da)型(xing)和(he)小(xiao)型(xing)UPS係統的替代品，作為數據中心、yiyuanhegaokejizhizaogongchangdebeiyongdianyuan。dianxingdechaojidianrongqixitongguimocongjiqianwaqibu
，bingqiekeyitongguomokuaihuajiejuefanganqingyikuozhandaozhaowajiguimodexitong。zaizhexiejiejuefanganzhong，keyilianjiexuduodangechaojidianrongqidanyuanyixingchengmokuaishenzhixitong。

非常適合峰值電源和短期備用電源應用

所有這些應用(無論所需的功率等級如何)都需要快速供電，以提供所需的峰值功率或者橋接現今大部分非常短暫的停機時間。如果長時間停電，工廠或係統將被設置為安全狀態(正常關機)。達到峰值功率和橋接時間通常在幾毫秒到20秒之間。超級電容器特別適合這些應用。它們能夠在數秒(或幾分之一秒)內nei釋shi放fang並bing恢hui複fu大da部bu分fen存cun儲chu的de能neng量liang，並bing且qie運yun作zuo無wu數shu次ci而er不bu會hui受shou到dao損sun壞huai。在zai此ci類lei應ying用yong中zhong，它ta們men的de使shi用yong壽shou命ming長chang達da十shi年nian甚shen至zhi更geng久jiu。它ta們men也ye易yi於yu操cao作zuo，無wu需xu維wei護hu或huo保bao養yang

，且qie非fei常chang易yi於yu監jian控kong。可ke以yi使shi用yong電dian壓ya曲qu線xian輕qing鬆song評ping估gu和he監jian測ce超chao級ji電dian容rong器qi的de健jian康kang狀zhuang態tai。鉛qian酸suan電dian池chi(目前的主要儲能方法)jishizailixiangtiaojianxiadeshiyongshoumingyijiaoduan，bingqiehuiyinweiqidianhuaxuechengfenerdaozhiyiwaiguzhang。yuchaojidianrongqixiangbi
，tamendejiancehejiankangjianzhayaofuzadeduo
，chengbenyegenggao。lingwai，qiansuandianchidezhizaohennanyishengtaikechixudefangshijinxing。

 

超級電容器則有所不同：它們的特性是基於具有極大電氣表麵積的活性炭材料。該材料用作電極
，而浸漬在電池中的電解質可確保必需的電荷交換。

 

超級電容器設計

根據電荷的狀態，電解質的離子以納米級別的距離堆積在活性炭(碳電極)上shang。由you於yu電dian容rong與yu表biao麵mian積ji直zhi接jie成cheng正zheng比bi，而er與yu電dian荷he隙xi間jian接jie成cheng正zheng比bi，因yin此ci超chao級ji電dian容rong器qi可ke以yi存cun儲chu的de能neng量liang是shi傳chuan統tong電dian容rong器qi的de數shu百bai倍bei。充chong電dian和he放fang電dian過guo程cheng以yi靜jing電dian形xing式shi發fa生sheng，而er不bu會hui像xiang電dian池chi那na樣yang發fa生sheng化hua學xue反fan應ying。所suo以yi，超chao級ji電dian容rong器qi可ke以yi更geng快kuai地di捕bu獲huo和he釋shi放fang存cun儲chu的de能neng量liang，且qie不bu會hui降jiang低di性xing能neng。這zhe使shi其qi非fei常chang適shi合he具ju有you高gao功gong率lv輸shu出chu和he能neng量liang需xu求qiu以yi及ji多duo次ci循xun環huan的de應ying用yong。電dian池chi最zui多duo可ke以yi存cun儲chu20倍的能量，而超級電容器具有非常快速的充電/放電特性
，其功率密度最多可以達到電池的20倍。

 

電池具有高能量可用性——超級電容器則確保高功率輸出

如ru果guo高gao能neng量liang可ke用yong性xing是shi前qian提ti條tiao件jian，那na麼me采cai用yong任ren何he一yi種zhong電dian池chi技ji術shu的de電dian池chi存cun儲chu係xi統tong都dou會hui是shi首shou選xuan，盡jin管guan它ta存cun在zai一yi些xie已yi知zhi的de缺que點dian。然ran而er，電dian池chi和he超chao級ji電dian容rong器qi的de組zu合he使shi用yong越yue來lai越yue多duo。值zhi得de注zhu意yi的de是shi，兩liang種zhong存cun儲chu技ji術shu具ju有you不bu同tong的de電dian勢shi特te性xing：電池通過氧化還原反應(即法拉第或傳質過程)存儲和提供能量
，因此保持幾乎恒定的電勢，直到反應物料耗盡。另一方麵
，超級電容器的電壓則隨著存儲的電荷而變化。

 

電池和超級電容器的完美組合

電池和超級電容器的直接並聯組合
，可以為電信和遠程信息處理中的應用帶來很大的益處。例如
，如果單個鋰電池(~4 V)通過兩個串聯的超級電容器(~2.5 V)進jin行xing並bing聯lian，那na麼me超chao級ji電dian容rong器qi將jiang在zai傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong提ti供gong大da部bu分fen所suo需xu的de峰feng值zhi功gong率lv，這zhe是shi由you於yu它ta的de內nei部bu電dian阻zu非fei常chang低di。鋰li離li子zi電dian池chi則ze提ti供gong全quan部bu的de備bei用yong電dian源yuan。這zhe種zhong組zu合he大da大da縮suo短duan了le操cao作zuo時shi間jian。類lei似si的de示shi例li可ke以yi在zai電dian信xin基ji站zhan的de電dian源yuan中zhong找zhao到dao。電dian信xin基ji站zhan需xu要yao本ben地di能neng量liang存cun儲chu，以yi防fang電dian源yuan線xian中zhong出chu現xian電dian壓ya驟zhou降jiang和he持chi續xu幾ji毫hao秒miao至zhi幾ji秒miao鍾zhong的de中zhong斷duan。

 

有源並聯組合需要一個盡可能高效的功率處理器和一個雙向DC/DCzhuanhuanqi，gaizhuanhuanqinenggouqingyidiyingduishuruduandekuandianyabodong，bingqielijijinxingdianyuanfanzhuanerbuhuishiqukongzhi。pingjiejidideneibudianzu，rujindechaojidianrongqitigongleshixiangaoxiaodianyuanxitong(超電容器加DC/DC轉換器)要求的高於90%效xiao能neng的de可ke能neng性xing。當dang然ran，成cheng本ben也ye是shi不bu能neng忽hu略lve的de。不bu過guo，總zong體ti成cheng本ben效xiao益yi分fen析xi顯xian示shi了le組zu合he解jie決jue方fang案an的de優you勢shi。使shi用yong壽shou命ming測ce試shi表biao明ming，結jie合he使shi用yong超chao級ji電dian容rong器qi可ke以yi大da大da延yan長chang電dian池chi存cun儲chu係xi統tong的de使shi用yong壽shou命ming
，並bing顯xian著zhu提ti高gao電dian源yuan可ke用yong性xing。目mu前qian世shi界jie各ge地di的de許xu多duo企qi業ye都dou專zhuan注zhu於yu研yan究jiu組zu合he解jie決jue方fang案an

，並bing且qie已yi經jing開kai發fa了le必bi需xu的de電dian力li電dian子zi設she備bei。

 

超級電容器以活性炭作為電極材料。