超级电容器部分知识和部分应用

超级电容器部分知识和部分应用超级电容器部分知识和部分应用
又叫双电层电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。

超级电容器用途广泛。

又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor) 、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。

它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。

超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

超级电容超级电容的容量比通常的电容器大得多。

由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。

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。

充放电时间：超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限
制，甚至短路也不是致命的。

实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放
10A，大单体可放1000A。

另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。

超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数T在1-2s,完全给阻-容式电路放电大约需要5T,也就是说如果短路放电大约需要5-10S （由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全。

超级电容器与电池的比较超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。

有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。

超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。

而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。

超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。

超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。

在一些功率决定能量存储器
件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。

超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。

超级电容器可以快速充电而电池快速充电
则会受到损害。

超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。

新技术应用崭露头角超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角超级电容器在混合能源汽车尤其是电动客车中的作用尤为巨大，正因为超级电容器的许多显著优势，在汽车（特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆）、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，因而被世界各国所广泛关注。

电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。

超级电容器存储的能量在电动汽车中主要可以通过三种方式来使用：1.它能够向汽车电气系统馈电，减轻车载发电机的负担；2.起纯粹的增强
作用，也就是说，在换时，增大电动机的扭矩，提高加速度；3.启动辅助，使电动机从某个固定的状态启动加速汽车。

这在某些需要反复启停的特殊操作中能够大大节省能源。

超级电容器在混合能源汽车中所起的作用是十分重要的。

随着能源价格的不断上涨，
以及欧洲汽车制造商承诺在1995年到2008年之间将汽车CO2 的排放量减少25％，所有这些都大大促进了混合能源技术的发展。

宝马、奔驰和通用汽车公司已经结成了一个全球联盟，共同研发混合能源技术。

新技术中有很多应用将使用替代能源。

例如太阳能、风能或者燃料电池。

但是由于能量来源本身的特性，决定了这些发电的方式往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。

随着2002 年到2009 年之间，全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以157％和49％的年复合增长率保持高速增长。

目前，超级电容器占世界能量储存装置（包括电池、电容器）的市场份额不足1％，在我国所占市场份额约为0.5％，因此超级电容器存在着巨大的市场潜力。

新技术应用崭露头角超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角超级电容器在混合能源汽车尤其是电动客车中的作用尤为巨大。

正因为超级电容器的许多显著优势，在汽车（特别是电
动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆）、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，因而被世界各国所广泛关注。

电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。

随着风力和太阳光强度的变化，这些能源产生的电能输出也会发生相应的变化。

这就需要使用一种缓冲器来存储能量。

在上述使用替代能源技术的汽车中，超级电容器是一种新型的关键部件。

在采用燃料电池供电的汽车中，如果结合使用超级电容器，那么燃料电池就可以满足持续供电需求，而不仅仅是峰值供电。

除了能够满足峰值供电的需求外，超级电容器还具有其他元件无
法比拟的响应时间。

将超级电容器的强大性能和燃料电池结合起来，可以得到尺寸更小、重量更轻、价格更低廉的燃料电池系统
超级电容器还可以与氢燃料电池完美结合，使正处于研发阶段的氢燃料电池能够应用于多个领域。

氢燃料电池与风能或太阳能不同，只要有氢燃料，它就能够持续输出稳定的电能。

然而，在某些应用场合，对能
量的需求随着时间的变化有很大不同。

汽车就是一个直接的例子，因为它们在加速过程中需要的能量比匀速行驶时要高得多。

如果没有能量存储器，氢燃料电池就要做得很大，以满足最高的峰值能量需求，其成本就会大得无法忍受。

通过将过剩的能量存储在能量存储器中，就可以在短时间内通过存储器提供所需的峰值能量。

超级电容器在电动客车中的作用尤为巨大。

鉴于无轨电车架空线的视觉污染”以及机动性差”、规划困难”三大难题，致使无轨电车在我国日益遭遇冷落，一些城市相继实施电改汽工程”，缩减电车规模，有的则干脆将线网拆除。

但由于石油紧张和汽车尾气排放带来的能源危机和环境污染问题日益凸现，使用汽车也非理想选择，致使城市公共交通的发展陷入了两难
的尴尬境地。

而超级电容公交电车的出现，有效解决了这一难题。

超级电容器已成为改善传统电车缺陷，发挥其零排放、节能、低成本、低噪音等优点的一种先进的储能装置。

超级电容公交电车是以超级电容器为动力电源的新型节能电车，车辆保持了无轨电车的优点，没有任何排放，同时无轨无线，完全满足了现代化绿色环保公交的需要。

新能源汽车是全球汽车行业重点关注的领域，超级电容是其要害部件。

尽管超
级电容诞生的时间不长，国际上对这项新技术的研究
还处于探索阶段，关键性能指标还有待进一步提升。

现在的电动汽车所面临的最大挑战就是蓄电池问题。

无论是铅酸电池、锂电池还是氢燃料电池都具有相似
的缺点，如成本高、寿命短、存在安全隐患、报废后
易形成二次污染等。

正是这些瓶颈制约着电动汽车的
发展，很难在短时间内得到大规模商业推广。

于是，
就有科学家提出了一种超级电容”技术。

与普通蓄电
池相比，超级电
容”寿命更长，持久力更强，没有化学反应所带来的
污染，没有蓄电池的记忆问题。

科学家们为这种目标
已经进行了多年的研究，美国麻省理工
学院正在研制一种基于纳米管技术的超级电容”，而美国阿尔贡国家实验室研究的则是一种混合“超级电容”。

不过，取得最大研究进展的还是美国德克萨斯州的埃斯托（EEStor ）公司。

今年4 月，该公司宣布他们所研制的“超级电容” 已经通
过关键测试。

尽管人们仍对这种“超级电容”的真正性能持怀疑态度，但是该公司的合作方、加拿大ZENN 汽车公司已经开始通过广告大肆宣传称，2010 年“超级电容”动力汽车即将面世。

市场需求有巨大
潜力由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿
色能源，目前中国市场的年需求量可达2150 万只，
约1.2 亿瓦时，且每年都在以约50％的速度增长，21 世纪，随着全球气候变暖，资源缺乏，全世界各个国家和地区都在研发新的绿色环保型能源，而超级电容器生产所用的材料普遍为绿色环保。

因此，超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品之一，正在为越来越多的国家和企业争相研制和生产。