2 超級電容儲能

　　超級電容器也稱為電化學電容器，是一種利用雙電層原理、采用新材料和新工藝、性能介于電容器與電池之間、具有很大電容密度且脈沖充放電性能優(yōu)良的新型大容量儲能元件。常用的雙電層電容器結(jié)構(gòu)如圖2所示，懸在電解質(zhì)里的2 個非活性多孔板為電極。正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引電解質(zhì)中的正離子，這樣在兩個電極的表面形成一個雙電層電容器，其容量大小與電極的表面積及極板間距離等因素有關(guān)。

　　圖2 雙電層電容的結(jié)構(gòu)圖

　　與常規(guī)用于儲能的電容器不同，超級電容器容量可達到法拉甚至千法拉級別，既具有充電電池的高能量密度特性，又有電容器的高功率密度特性，是一種高效、實用、綠色的能量存儲器件。表1 示出超級電容器、儲能電容器以及電池的性能比較。與普通電容器和電池相比，超級電容器不僅無污染、免維護、環(huán)保效益明顯，而且還具有以下優(yōu)點：

　?。?）功率密度高。

　　超級電容器的功率密度可達到10 kW/kg左右，為電池的十倍到百倍，可以在短時間內(nèi)釋放幾百到幾千安培的電流，非常適合用于在短時間內(nèi)輸出高功率的場合。

　?。?）充電速度快。

　　超級電容器充放電是一種雙電層充放電的物理過程或電極物質(zhì)表面快速可逆的電化學過程，可以采取大電流充電方式，在幾十秒到數(shù)分鐘內(nèi)完成充電。在當前的技術(shù)水平下，蓄電池的充電需要數(shù)小時才能完成，即使采用快速充電也需幾十分鐘。

　　（3）使用壽命長。

　　超級電容器充放電過程中發(fā)生的電化學反應(yīng)可逆性好，循環(huán)充放電次數(shù)理論值為無窮，實際可達100 000次，比電池的壽命高10~100倍。

　?。?）低溫性能優(yōu)越。

　　超級電容器充放電過程中發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移大部分在電極活性物質(zhì)表面進行，所以容量隨溫度的降低而衰減的量非常??；而電池在低溫下容量衰減幅度可高達70%.

　　電能質(zhì)量問題往往具有出現(xiàn)率高、持續(xù)時間短等特點，因此應(yīng)用超級電容器作為儲能設(shè)備進行快速補償是一種理想的技術(shù)方案。

　　表1 3 種電化學儲能元件的性能比較