超级电容器的发展及应用现状
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Ｆｉ ｇ ．１ Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒａ ｇ ｏ ｎｅ ｇ ｒ ａ ｐｈ ｓ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｓ。 ｂａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｕｐ ｅ ｒ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｓ ］ ［
２ 超 级 电 容 器 的 分 类
根 据储 能机 制 的 不 同 ， 超级 电 容器 可 被 分 为 双
电层 电容器 和赝 电 容 器两 类 ， 本章 对 这 两 类 超 级 电
容 器及 其基 本 １ 二 作原 理进 行介 绍 。
２ ． １ 双 电 层 电 容 器
双 电层 电容 器 基 本工 作 原 理 ： 双 电层 电容 器 的
中， 在 外电路 产生 放 电电流 。
３ 超 级 电 容 器 的 市 场 现 状
国外研 究超 级 电 容 器 起 步较 早 ， 技 术 相 对 比较 成 熟 。许 多 国家早 已将 超级 电 容器项 目作 为国家 级 的重 点研 究 和开 发项 目， 提 出 了近 期 和 中长 期 发 展
第 ３ ６卷 第 １ １期
２ ０ １ ７年 １ １月
电 Ｔ 电 能 新 技 术
Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
中， 超 级 电容 器是 ２ ０世纪七 八 十年代 发 展起来 的一 种新 型储 能 器件 ， 具有 优 良的脉 冲充 放 电性 能 ， 功率 密度 高 于蓄 电池 ， 能 量密 度 又高于 传统 电容 ， 传统 电
容器来自百度文库、 电池 和超级 电 容器 的 Ｒ ａ ｇ ｏ ｎ ｅ图 比 较 如 图 １所
引 了众 多科研 人 员 的 关 注 ， 也使 得 超级 电容 器 在 电
力、 Ｔ业 、 ＿ 交通 等领 域 ， 包 括 现今 无处 不 在 的移 动 电 子设 备 、 电 力系统 的 元 器 件 和新 能 源汽 车 下 一 代 能
量储 存 系统 等方 面 ， 取 得 了不 少商业 化 的应用 。
示 。此外 ， 超 级 电容 器充放 电效 率 高 （ 大于 ９ ０％ ） ， 寿命 超长 （ 百万次以上） ， 适 用 温 度 范 围宽 ， 可在 一 ４ ０～ ７ ０ ℃ 。 因具 有 这 些 独 特 的 性 能 ， 超 级 电 容 器 吸
・
比能量／ （ Ｗｈ ／ ｋ ｇ ）
图ｌ 传统电容器 、 电池和超级电容器的 Ｒ ａ ｇ ｏ ｎ ｅ图 比较 …
Ｖｏ １ ． ３ ６， Ｎｏ． １ １ ＮＯ Ｖ．２ ０１ ７
超 级 电容 器 的 发 展 及 应 用 现 状
黄 晓斌 ，张 熊 ，韦 统振 ，齐 智 平 ，马衍 伟
（ １ ．中 国科 学 院 电工研 究所 ，北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ； ２ ．中国科 学院 大学 ，北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ）
内部基 本构 造如 图 ２ （ ａ ） 所示 ， 隔膜将 浸 润 了 电解 液
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７ － ０ ９ — ２ ７ 基 金 项 目 ： 同家 自然科 学 基 金项 目（ ５ １ ６ ７ ７ １ ８ ２ ）
作 者 简 介 ：黄 晓 斌 （ １ ９ ９ ２ 一 ） ， 男 ，广 东 籍 ， 硕士研究 生 ， 研 究 方 向 为超 级 电 容器 ； 张 熊 （ １ ９ ８ １ ． ） ， 男 ，湖 南 籍 ， 研究 员 ， 博 士 ，研 究 方 向 为 超 级 电 容 器 储 能 技 术 。
领 域 及 其 现 状 进 行 了综 述 。 最 后 针 对 超 级 电 容 器 能 量 密 度 相 对 偏 低 的 缺 点 ， 提 出 了相 关 的 研 究 和 发 展 建议 。 关 键 词 ：超 级 电 容 器 ；电 力 ；交通 ；工 业 ； 机 械
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． Ｉ ２ ０ ６ ７ ／ Ａ １ Ｅ Ｅ Ｅ Ｉ ７ ０ ９ ０ ６ ０ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — ３ ０ ７ ６ （ ２ ０ １ ７ ） １ １ － ０ ０ ６ ３ － ０ ８ 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ ２ ４ ２
１ 引 言
随 着 全球经 济 的 迅 速 发展 ， 化 石 能源 的快 速 消 耗 和环境 污 染 的 日益 恶 化 ， 人类 对 可持 续 和可 再 生
能源 的需 求 日益增 加 ， 激 发 了科研 人员 对高 效 、 清洁
的能 量转 换 和储 存 器件 的研究 。在众 多的储 能 器件
电 Ｔ 电 能 新 技 术 的两 电极 分 隔开 。在 充 电 时 ， 正 负 电荷 分 别在 两 电
第 ３ ６卷 第 １ １ 期
要 与碳材 料 形成 复合 物 以提高 循环 寿命 和 充放 电性
能 。
极表 面积 累 ， 两 电极 分 别带 正 、 负电， 从 而形 成 电容
效应 ； 放电时， 电极 表 面积 累 的 电荷 又 回 到 电解 液
摘要 ： 超 级 电容 器是 近几 十年 发展起 来的 一种 新 型 储 能 器件 ， 具 有 功 率 密度 大 、 循环寿命长、 低 温
性 能好 等特 点 ， 已在 电力 、 交通 、 工业 等领域 得 到 了广 泛 的应 用 。本 文介 绍 了超 级 电容 器的 种 类和 基 本 原理 ， 以及 近 年 来国 内外超级 电容 器产 业的发 展 和 市场 现状 。随 后 对超 级 电容 器 的主 要 应 用
本文 将按 种类 及 其储 能原 理对 超级 电容 器进 行 介绍 ， 随 后介 绍 当前 国内 外超 级 电 容器 领 域 的 市 场 现状 ， 以及超 级 电容器 的 主要应 用领 域 和相 关进 展 ， 最后 ， 对 超级 电容 器 的发展 状况 进行 总结 ， 并 对超 级 电容 器 的发 展提 出 了相关 建议 。
２ 超 级 电 容 器 的 分 类
根 据储 能机 制 的 不 同 ， 超级 电 容器 可 被 分 为 双
电层 电容器 和赝 电 容 器两 类 ， 本章 对 这 两 类 超 级 电
容 器及 其基 本 １ 二 作原 理进 行介 绍 。
２ ． １ 双 电 层 电 容 器
双 电层 电容 器 基 本工 作 原 理 ： 双 电层 电容 器 的
中， 在 外电路 产生 放 电电流 。
３ 超 级 电 容 器 的 市 场 现 状
国外研 究超 级 电 容 器 起 步较 早 ， 技 术 相 对 比较 成 熟 。许 多 国家早 已将 超级 电 容器项 目作 为国家 级 的重 点研 究 和开 发项 目， 提 出 了近 期 和 中长 期 发 展
第 ３ ６卷 第 １ １期
２ ０ １ ７年 １ １月
电 Ｔ 电 能 新 技 术
Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
中， 超 级 电容 器是 ２ ０世纪七 八 十年代 发 展起来 的一 种新 型储 能 器件 ， 具有 优 良的脉 冲充 放 电性 能 ， 功率 密度 高 于蓄 电池 ， 能 量密 度 又高于 传统 电容 ， 传统 电
容器来自百度文库、 电池 和超级 电 容器 的 Ｒ ａ ｇ ｏ ｎ ｅ图 比 较 如 图 １所
引 了众 多科研 人 员 的 关 注 ， 也使 得 超级 电容 器 在 电
力、 Ｔ业 、 ＿ 交通 等领 域 ， 包 括 现今 无处 不 在 的移 动 电 子设 备 、 电 力系统 的 元 器 件 和新 能 源汽 车 下 一 代 能
量储 存 系统 等方 面 ， 取 得 了不 少商业 化 的应用 。
示 。此外 ， 超 级 电容 器充放 电效 率 高 （ 大于 ９ ０％ ） ， 寿命 超长 （ 百万次以上） ， 适 用 温 度 范 围宽 ， 可在 一 ４ ０～ ７ ０ ℃ 。 因具 有 这 些 独 特 的 性 能 ， 超 级 电 容 器 吸
・
比能量／ （ Ｗｈ ／ ｋ ｇ ）
图ｌ 传统电容器 、 电池和超级电容器的 Ｒ ａ ｇ ｏ ｎ ｅ图 比较 …
Ｖｏ １ ． ３ ６， Ｎｏ． １ １ ＮＯ Ｖ．２ ０１ ７
超 级 电容 器 的 发 展 及 应 用 现 状
黄 晓斌 ，张 熊 ，韦 统振 ，齐 智 平 ，马衍 伟
（ １ ．中 国科 学 院 电工研 究所 ，北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ； ２ ．中国科 学院 大学 ，北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ）
内部基 本构 造如 图 ２ （ ａ ） 所示 ， 隔膜将 浸 润 了 电解 液
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７ － ０ ９ — ２ ７ 基 金 项 目 ： 同家 自然科 学 基 金项 目（ ５ １ ６ ７ ７ １ ８ ２ ）
作 者 简 介 ：黄 晓 斌 （ １ ９ ９ ２ 一 ） ， 男 ，广 东 籍 ， 硕士研究 生 ， 研 究 方 向 为超 级 电 容器 ； 张 熊 （ １ ９ ８ １ ． ） ， 男 ，湖 南 籍 ， 研究 员 ， 博 士 ，研 究 方 向 为 超 级 电 容 器 储 能 技 术 。
领 域 及 其 现 状 进 行 了综 述 。 最 后 针 对 超 级 电 容 器 能 量 密 度 相 对 偏 低 的 缺 点 ， 提 出 了相 关 的 研 究 和 发 展 建议 。 关 键 词 ：超 级 电 容 器 ；电 力 ；交通 ；工 业 ； 机 械
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． Ｉ ２ ０ ６ ７ ／ Ａ １ Ｅ Ｅ Ｅ Ｉ ７ ０ ９ ０ ６ ０ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — ３ ０ ７ ６ （ ２ ０ １ ７ ） １ １ － ０ ０ ６ ３ － ０ ８ 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ ２ ４ ２
１ 引 言
随 着 全球经 济 的 迅 速 发展 ， 化 石 能源 的快 速 消 耗 和环境 污 染 的 日益 恶 化 ， 人类 对 可持 续 和可 再 生
能源 的需 求 日益增 加 ， 激 发 了科研 人员 对高 效 、 清洁
的能 量转 换 和储 存 器件 的研究 。在众 多的储 能 器件
电 Ｔ 电 能 新 技 术 的两 电极 分 隔开 。在 充 电 时 ， 正 负 电荷 分 别在 两 电
第 ３ ６卷 第 １ １ 期
要 与碳材 料 形成 复合 物 以提高 循环 寿命 和 充放 电性
能 。
极表 面积 累 ， 两 电极 分 别带 正 、 负电， 从 而形 成 电容
效应 ； 放电时， 电极 表 面积 累 的 电荷 又 回 到 电解 液
摘要 ： 超 级 电容 器是 近几 十年 发展起 来的 一种 新 型 储 能 器件 ， 具 有 功 率 密度 大 、 循环寿命长、 低 温
性 能好 等特 点 ， 已在 电力 、 交通 、 工业 等领域 得 到 了广 泛 的应 用 。本 文介 绍 了超 级 电容 器的 种 类和 基 本 原理 ， 以及 近 年 来国 内外超级 电容 器产 业的发 展 和 市场 现状 。随 后 对超 级 电容 器 的主 要 应 用
本文 将按 种类 及 其储 能原 理对 超级 电容 器进 行 介绍 ， 随 后介 绍 当前 国内 外超 级 电 容器 领 域 的 市 场 现状 ， 以及超 级 电容器 的 主要应 用领 域 和相 关进 展 ， 最后 ， 对 超级 电容 器 的发展 状况 进行 总结 ， 并 对超 级 电容 器 的发 展提 出 了相关 建议 。