超级电容电池原理_超级电容电池的弊端

超级电容电池原理

超级电容电池又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电解质来储能，属于双电层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容一般使用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特点，在新能源汽车中有广泛使用。

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。

超级电容电池优点

1、具有法拉级的超大电容量，这比普通电容要大得多。

2、可以瞬间释放的功率比普通电池高近十倍，而且不会损坏。

3、充放电循环寿命在十万次以上，这是最大的优点之一，传统电池一般只能充放数百次。

4、能在40度至60度的环境温度中正常使用，传统电池低温下效能将会大大降低。

5、有超强的荷电保持能力，漏电量非常小，传统电池要经常充电才能保持状态。

6、充电迅速，它的速度比普通电池快几十倍，几分钟就可充满一辆汽车所需要的电量。

7、本身不会对环境造成污染，真正免维护，而传统电池仍是有污染。

超级电容电池的弊端

1、体积大

它的体积比较大，体积相当的电池相比，它的储电量要小。

2、电量少

即使达到法拉级的电量，但与传统电池相比，仍然少得可怜，按目前的技术，它仍然不能作为电动力的主要储电器，因为它的电量只能驱动车辆行驶几公里。