超级电容是什么？优缺点有哪些？

1.超级电容

超级电容器 (Supercapacitors) 又称大容量电容器或电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，具有充放电速率快、效率高、循环寿命长、安全性好、使用温度范围广、节约能源和绿色环保等优点，是一种新型的电化学储能装置。

2.超级电容分类

超级电容根据其储能原理可分为双电层电容、赝电容，以及混合电容。

(1)双电层电容是利电极界面处形成的双电层来储存电荷，使用高比表面积的多孔材料例如活性炭、石墨烯等可以大大增加双电层面积从而提升储能量，在充电过程中电极界面处会出现带相反电性的电荷层，目前双电层电解液基本上从无机电解液过渡到有机电解液，这极大地增加了超级电容的工作电压窗口。

(2)赝电容和混合电容都用到了发生高度可逆的氧化还原反应的法拉第电极来存储电能，法拉第电极与双电层电极在相同电极面积下，其容量大大高于双电层电容，因此赝电容和混合电容都具有更高的能量密度，但同时其功率密度与循环寿命却小于双电层电容。由于混合电容除了一端是法拉第电极以外另一端为双电层电极，相当于中和了其两者的特点。

3.超级电容的优缺点

超级电容的主要优点如下：

1)功率密度大：由于超级电容属于静电荷调节元件，其功率密度不受动力学条件的限制，因此它的功率密度远远大于大部分电化学电池。

2)使用寿命长：由于超级电容的充放电过程只涉及电荷的简单提取与加入，不涉及任何化学反应，所以可以进行多次循环充放电，循环使用寿命高达百万次。

3)快速充放电：超级电容在充放电时电流值可以非常大，所需的充放电时间也相应较小，一般在几十秒至几分钟内，比传统的电化学电池快几十倍。

4)工作温度范围宽：已有研究表明，超级电容的工作温度对其电解质导电率、自放电率等均有影响，但与传统电池相比，其工作温度范围仍较为优越，目前可在-40℃-70℃的环境中正常工作。

5)能源管理简单而又精确：超级电容的存储能量在理论上只与超级电容器的工作电压相关，电容量的变化值几乎可以忽略不计，这种优势使超级电容的荷电状态计算简单易行，而且在规划管理它时能获得非常精确的结果。

6)环境友好性：超级电容的电极材料一般为活性炭或气凝胶，生产时不会产生对人类与环境有害的污染，集成与运输过程中也只会产生一些噪音，废弃后也不会对土壤与水质产生危害，属于环境友好型储能装置。

超级电容器也不属于完全理想的储能技术，不能满足所有储能需求，也存在以下缺陷与不足：

1)能量密度低：超级电容的能量密度很低，只有蓄电池的十分之一，这主要是由于超级电容属于表相反应，而蓄电池为体相反应，这一缺点使得超级电容不能单独支持大容量储能场景的需求。

2)成本问题：超级电容器的工艺复杂性使得其造价比较昂贵，虽然目前的趋势显示其成本在逐年下降，但大规模应用时仍需进行经济可行性分析。

3)易造成电压失衡：超级电容器仅可用于直流电路，且单体电压小，使用时需要经过串并联组合使用，但单体参数不一致容易造成电压失衡，影响使用寿命。

以上梳理了超级电容的定义及优缺点等，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。

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