超级电容器：工作原理和应用

超级电容器：工作原理和应用？

       超级电容器（也称为超级电容器）是专门设计的能够存储大量电荷的电容器。

超级电容器通过在两块极板之间形成一个非常薄的“双层”电荷来储存比普通电容器更多的能量，这两个极板由多孔的，通常是浸泡在电解质中的碳基材料制成。

超级电容器弥补了电解电容器和可充电电池之间的差距，通常每单位体积或质量能够存储比电解超级电容器多 10 到 100 倍的能量。

超级电容器可为有机电解质和水性电解质提供 1V 和 3V 范围内的工作电压，并且在快速充电和能量存储方面具有广阔前景。与锂离子电池相比，它们还以其几乎无限的充电循环而闻名，锂离子电池会随着每个循环的经过而退化。

超级电容器的工作原理
在了解超级电容器的工作原理之前，先了解一下典型电容器的工作原理很重要。

您的典型电容器由两个金属板（电极）制成，它们将介电物质隔开。当施加电压时，电子聚集在其中一个电极上，从而储存电荷。同时，夹在两个电极之间的介电材料经历了一种称为介电极化的过程，这有助于增加电容——系统存储电荷的能力。

超级电容器的工作原理相同，只是在超级电容器中，楔形材料是电解液而不是介电物质。当电压施加到超级电容器时，会产生“双电层”，使正负电荷沿着电极和电解液的边界对齐。该区域充当电荷存储场所。为了扩大这些区域的边界，使用了活性炭，因为它是多孔的，并且其表面有许多孔洞，有助于覆盖较大的表面积。

超级电容器与电池
尽管超级电容器听起来与传统电池非常相似——事实上，由于电解液和电极，它们具有相同的结构——但有一个很大的不同。

在电池中，电解液和电极之间发生化学反应。相比之下，超级电容器只允许电极之间的电子运动。这种差异意味着电池和超级电容器之间存在各种不同的特性，并且都有各自的应用。

此外，电池以特定的体积和重量被广泛使用，并且还具有更好的能量密度。相比之下，超级电容器是具有高功率密度的高容量电容器。与电池相比，超级电容器具有充放电速度快、低温耐高温、阻抗低、可靠性高等特点。

典型应用
作为弥合电容器和电池之间差距的一种手段，超级电容器可用于多种应用。它们主要用于需要快速充电和放电循环的应用，例如用于再生制动的汽车，而不是需要长期紧凑型能量存储的应用，例如智能手机和消费级设备。较小的超级电容器单元用作静态随机存取存储器 (SRAM) 的备用电源系统。然而，有一些消费级应用使用超级电容器，因为需要快速充电或延长生命周期等特性。这些示例包括 MP3 播放器和专业级相机的闪光灯。

超级电容器的另一个常见应用是风力涡轮机。在这里，非常大的超级电容器有助于消除风提供的间歇性电力。