超级电容电池工作原理

对于一些理工科的人来讲，可能对电容都或多或少有一定的了解，就算是普通的人，可能也见过电容，因为在我们的现实生活中，经常能够见到电容的影子，不过超级电容电池并不是那么多人知晓，超级电容电池是在超级电容器的基础上研发出来的一种电池，这种电池具有非常显著的特点，是比传统电池更加强势一种电池，优势非常多，在许多方面的应用非常的多，比如说在新能源汽车、有轨电车等等，都可以见到超级电容电池的影子，可以这么说，超级电容电池的出现以及发展，必将会带来再次的工业革命，极大的提高某些方面的运作能力。

超级电容电池概念

超级电容器电池又叫双电层电容器（Electrical Double-Layer Capacitor）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。用作起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动（尤其是在寒冷的冬季）、作为激光武器的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源

超级电容电池工作原理

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，因此也称作“电容电池”或说“黄金电池”。超级电容器电池也属于双电层电容器，它是目前世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离，两块极板之间为真空（相对介电常数为1）或一层介电物质（相对介电常数为ε）所隔离，电容值为：C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 （μF） 其中A为极板面积，d为介质厚度。

所储存的能量为： E = C （ΔV）2/2，其中C为电容值，ΔV为极板间的电压降。

可见，若想获得较大的电容量，储存更多的能量，必须增大面积A或减少介质厚度d，但这个伸缩空间有限，导致它的储电量和储能量较小。超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于两个电容器串联，由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积A），而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度d），根据前面的计算公式可以看出，这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上， 从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平，碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能，且在实际使用时，可以通过串联或者并联以提高输出电压或电流。

超级电容器是传统电容的升级

平板电容器是由两个彼此绝缘的金属电极板组成，电容量与电极板的面积成正比，与电极板之间的间隙大小成反比。超级电容的结构类似于平板电容，其电极为多孔碳基材料，该材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达几千平方米，而电容电荷分隔的距离由电解质　中的离子大小决定。巨大的表面积加上电荷间极小的距离，使得超级电容具有很大的容量，超级电容单体的容量可从1法拉至几千法拉不等。

与传统电池相比，超级电容具有许多优点：充电速度快，10秒~10分钟即可充至其额定容量的95%以上；功率密度达（102~104）W/kg，是锂电池的10倍左右；大电流放电能力强；循环使用次数达10~50万次，寿命长；安全系数高，长期使用免维护。但与主流硫电池相比仍面临成本高、能量密度低的劣势。