超級(jí)電容電池原理

　　超級(jí)電容電池又叫黃金電容、法拉電容，它通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能，屬于雙電層電容的一種。由于其儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的，正因?yàn)榇?a target="_blank">超級(jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。超級(jí)電容一般使用活性碳電極材料，具有吸附面積大，靜電儲(chǔ)存多的特點(diǎn)，在新能源汽車中有廣泛使用。

　　超級(jí)電容的容量比通常的電容器大得多。由于其容量很大，對(duì)外表現(xiàn)和電池相同，因此也稱作“電容電池”或說(shuō)“黃金電池”。超級(jí)電容器電池也屬于雙電層電容器，它是目前世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種，其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。

　　傳統(tǒng)物理電容中儲(chǔ)存的電能來(lái)源于電荷在兩塊極板上的分離，兩塊極板之間為真空（相對(duì)介電常數(shù)為1）或一層介電物質(zhì)（相對(duì)介電常數(shù)為ε）所隔離，電容值為：C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 （μF） 其中A為極板面積，d為介質(zhì)厚度。所儲(chǔ)存的能量為： E = C （ΔV）2/2，其中C為電容值，ΔV為極板間的電壓降?？梢?jiàn)，若想獲得較大的電容量，儲(chǔ)存更多的能量，必須增大面積A或減少介質(zhì)厚度d，但這個(gè)伸縮空間有限，導(dǎo)致它的儲(chǔ)電量和儲(chǔ)能量較小。超級(jí)電容采用活性炭材料制作成多孔電極，同時(shí)在相對(duì)的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液，當(dāng)在兩端施加電壓時(shí)，相對(duì)的多孔電極上分別聚集正負(fù)電子，而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電場(chǎng)作用分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上，從而形成兩個(gè)集電層，相當(dāng)于兩個(gè)電容器串聯(lián)，由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積（即獲得了極大的電極面積A），而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm（即獲得了極小的介質(zhì)厚度d），根據(jù)前面的計(jì)算公式可以看出，這種雙電層電容器比傳統(tǒng)的物理電容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上， 從而使單位重量的電容量可達(dá)100F/g，并且電容的內(nèi)阻還能保持在很低的水平，碳材料還具有成本低，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。從而使利用電容器進(jìn)行大電量的儲(chǔ)能成為可能，且在實(shí)際使用時(shí)，可以通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)以提高輸出電壓或電流。

　　超級(jí)電容電池優(yōu)點(diǎn)

　　1、具有法拉級(jí)的超大電容量，這比普通電容要大得多。

　　2、可以瞬間釋放的功率比普通電池高近十倍，而且不會(huì)損壞。

　　3、充放電循環(huán)壽命在十萬(wàn)次以上，這是最大的優(yōu)點(diǎn)之一，傳統(tǒng)電池一般只能充放數(shù)百次。

　　4、能在40度至60度的環(huán)境溫度中正常使用，傳統(tǒng)電池低溫下效能將會(huì)大大降低。

　　5、有超強(qiáng)的荷電保持能力，漏電量非常小，傳統(tǒng)電池要經(jīng)常充電才能保持狀態(tài)。

　　6、充電迅速，它的速度比普通電池快幾十倍，幾分鐘就可充滿一輛汽車所需要的電量。

　　7、本身不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，真正免維護(hù)，而傳統(tǒng)電池仍是有污染。

　　超級(jí)電容電池的弊端

　　1、體積大

　　它的體積比較大，體積相當(dāng)?shù)碾姵叵啾?，它的?chǔ)電量要小。

　　2、電量少

　　即使達(dá)到法拉級(jí)的電量，但與傳統(tǒng)電池相比，仍然少得可憐，按目前的技術(shù)，它仍然不能作為電動(dòng)力的主要儲(chǔ)電器，因?yàn)樗碾娏恐荒茯?qū)動(dòng)車輛行駛幾公里。