超级电容器——装置、实际应用、优点和缺点

什么是超级电容

超级电容器或超级电容器类似于普通的电解电容器，尽管它们与后者的电容量要高得多（非常大的电容器）。就其特性而言，离子电阻器是电池和电容器的混合体。他的设备可以被描述为具有双电层的电容器，超级电容器在英文资源中被称为 EDLC — Electric Double Layer Capacitor 并非空穴来风。

这种电容器的工作归功于其中发生的电化学过程，而不是像传统电容器那样简单地由于存储在极板之间的电介质中的电场。极板之间没有经典的介电层，极板本身是由相反类型的载流子不同的物质制成的。

在某种程度上 电容器的容量 与其极板面积成正比；为了获得大容量，需要大面积的极板。正是出于这个原因，超级电容器的电极通常由泡沫碳制成，这使得“极板”面积非常大。

电极由隔板隔开，并处于固体酸或碱性电解质中。隔板消除了电极之间的短路。铷、银和碘的结晶电解质使制造高容量、低自放电、耐低温的离子电阻成为可能。

例如，在硫酸溶液的基础上可以获得具有低内阻的超级电容器，但是这种超级电容器的工作电压被限制在1伏特，此外，这种溶液有毒，因此很少使用。

超级电容器中的电化学反应导致一些电子离开电极，从而使电极带正电。负离子被电解质吸引到带正电的电极上。这形成了电层。

因此，超级电容器的电荷储存在碳和电解质的界面上，阳离子和阴离子形成的电层厚度只有1-5 nm，相当于电容器极板之间非常小的距离.这导致以法拉测量的显着电容。超级电容器是有极性的，因此，在连接到电路时，必须遵守正确的极性。

超级电容的应用

如今，超级电容器经常作为微控制器、存储电路、CMOS 芯片、电子时钟等的备用电源出现在数字技术中。

当与电池结合使用时，超级电容器还可以提高效率并减少电池的重量和尺寸，从而在峰值负载期间提供额外的电力。

超级电容器介于电容器和电池之间，适用于各个领域：再生制动系统中的储能、低功率应用和快速充电应用（闪电、播放器、存储器等）。

未来很可能包括便携式电子设备、电动汽车和当今任何依靠电池运行的东西，其优点是它们可以在几分钟内充电。在短时耗电的情况下，需要大量充放电循环时，超级电容也是必不可少的。

我们仅列出当今超级电容器成功应用的部分领域：

• 风能，
• 医用器材，
• 冗余电源，
• 能量储备，
• 制动能量再生，
• 消费电子产品和厨房用具的食品，
• 为 LED 和传感器供电，
• 备份内存，
• 维护电子锁的电源，
• 电压稳定。

的优点和缺点

超级电容器的缺点包括工作电压低（每个电池高达 2.7 伏，这导致需要将超级电容器收集在电池中）以及与电池和电容器相比相当高的价格。

超级电容器的积极特性：充放电速度快、数十万次循环资源、免维护、体积小、重量轻、使用方便、工作温度范围广、使用寿命长。

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