什麽是超（chāo）級電容？與普通電容有什麽區別？
更新時間：2022-01-06 點擊（jī）次數：1226
超（chāo）級電容（róng），又名電化學電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世（shì）紀七（qī）、八十年代發展起來的通過極化（huà）電解質來（lái）儲能的一種電化學元件。它不同於傳統的化學（xué）電（diàn）源（yuán），是一種介於傳統電容器（qì）與電池之間、具有特殊性能的電源（yuán），主要依靠雙電（diàn）層和氧化還（hái）原贗電容電（diàn）荷（hé）儲存電能。但在其儲能的過程（chéng）並（bìng）不（bú）發（fā）生化學反應，這種儲能過程（chéng）是（shì）可（kě）逆的，也正因為（wéi）此（cǐ）超級電容器可以反複（fù）充放電數十萬次。超級電容器結構上的具體細節依賴於（yú）對超級電容（róng）器的應用和使用。由於（yú）製造（zào）商或特定的應用需求，這些材料可能（néng）略有不同。所有超級（jí）電容器的共性是，他們都包含一個正極，一個負極，及（jí）這兩個電極之間的隔膜，電解液填補（bǔ）由這兩個電極和隔膜分離出來的（de）兩個的（de）孔隙。
超級電容（róng）器的結構如圖所示，是由高比表麵積的（de）多孔化電極材料、多孔性電池隔膜及電解液組成。隔（gé）膜應滿足具有盡可能高的離子電導和盡可能（néng）低的電子電導的條件，一般為纖（xiān）維結構的電子（zǐ）絕緣材料，如聚丙烯膜。電（diàn）解液的類型根據電極材料的性質進行選擇。根據（jù）儲能機（jī）理的不同可以分為（wéi）以（yǐ）下兩類：1、雙電層電（diàn）容：是在電極/溶液界麵通過電子或離子的定向排列造成電荷的對（duì）峙而產生的。對（duì）一個電極/溶液（yè）體係，會在電子（zǐ）導電的電極和離子導電的電解質溶液界麵上（shàng）形成雙電層。當在兩個電（diàn）極上施加電（diàn）場後，溶液中（zhōng）的陰、陽離（lí）子分別向正、負電極遷移，在（zài）電極表麵形（xíng）成雙電層；撤消電場後，電極（jí）上的正負電荷與溶（róng）液中的相反（fǎn）電荷離子相吸引而使雙電層（céng）穩定，在正負極間產生（shēng）相對穩定的電（diàn）位差。這時對某一電極而言，會在一定距離（lí）內（nèi）(分散層)產生（shēng）與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持電中性；當將兩極（jí）與外電路連通時，電極上的電荷（hé）遷移而在外電路中產生電流（liú），溶液中的離（lí）子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。
2、法拉第準電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表麵和（hé）近表麵或體相中的二維或準二維空（kōng）間上（shàng），電活性物質進行欠電位（wèi）沉積，發生高度可（kě）逆的化學吸脫附和氧化還（hái）原反應，產生與電極充電（diàn）電位有關的電容對於法拉第準電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙（shuāng）電層上的存儲，而且包括電解液離子與電（diàn）極活性物質發生的氧化還原反應。當電解液中的（de）離子(如H+、OH-、K+或Li+)在（zài）外加電場的（de）作用下由溶液中擴散到電極/溶液界麵時，會通過界（jiè）麵上的氧化還原反應而進入到電極表麵活性氧（yǎng）化物的體相中（zhōng），從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時，這些進（jìn）入氧化物中的離子又會通過（guò）以（yǐ）上氧化還原反應的逆反應重新返回到電解液中，同時所存（cún）儲的電荷通過外電路（lù）而釋放出來，這就是法（fǎ）拉第準電容的充（chōng）放電機理。
1、很小的體積下達到（dào）法拉級的電容量；
2、無須特別的（de）充電電路（lù）和控製（zhì）放（fàng）電電路；
3、和電（diàn）池相比過充、過放都不對其壽命構成負麵影響；
4、從環保的角度考慮（lǜ），它是一種綠色能源；
5、超級電容（róng）器可焊接，因而（ér）不存（cún）在像（xiàng）電池接觸不（bú）牢固等問（wèn）題（tí）；
1、如果使用不當會（huì）造成電解（jiě）質泄漏等現象；
2、和鋁電解電容器（qì）相比，它內阻較大，因而不可以用於（yú）交流（liú）電路（lù）；
1、超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反應活（huó）性（xìng）的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極（jí）板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離（lí）開的（de）正離子在負極板附（fù）近，負（fù）離（lí）子在正極板附近。2、超級電容器在分離出的電荷中存儲（chǔ）能量，用於存儲電（diàn）荷的麵積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
3、傳統電容器的麵積是導體的平板麵積，為了獲得較大的（de）容量，導體材料卷（juàn）製（zhì）得很長（zhǎng），有時用特殊的組織結構來增加它的表麵積。傳統電（diàn）容器是（shì）用絕緣材料分離它（tā）的兩（liǎng）極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。4、超級電容器的麵（miàn）積是基於多孔炭材料，該材料的多孔結構允許其麵積達到2000m2/g，通過一些措施可實現更大的表麵積（jī）。超（chāo）級電容（róng）器（qì）電荷分離開（kāi）的距離是由被吸引到（dào）帶電電極的電解質離子（zǐ）尺寸決定的。該距離（<10 Å）和（hé）傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小。5、龐大的表麵積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳（chuán）統電容器而言有驚（jīng）人大的（de）靜電（diàn）容量，這也是其“超級"所在。
超級電容器的電阻阻礙其快速（sù）放電，超級電容器的時（shí）間（jiān）常（cháng）數τ在1~2s，*給阻-容式電路放電大約需要5τ，也（yě）就是說如果短路放電大（dà）約需（xū）要5~10s（由於電極的（de）特殊結構它們（men）實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷*放幹淨）。超級電容器可以快速充放（fàng）電，峰值電流僅受其內（nèi）阻限製，甚至短路也不是致命的。實際上決定於電容器單體大小，對於匹配負載，小單體可（kě）放10A，大單體可放1000A。另一放電率的（de）限製條件是熱，反複（fù）地以劇烈的速（sù）率放電將使電容器溫（wēn）度升高，最終導致（zhì）斷路。
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