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1.超级电容的工作原理

    超级电容的主要组成部件是集电极、电容板、电解质和绝缘层,其工作原理如图一所示。
    电解质和绝缘层装在两活性炭多孔化电极之间, 电荷沿集电极和电解液成对排列,形成双层电容器,这样就扩大了电容器的电荷储存量。当充电电源加在两电极上时,在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带的电荷极性相反的电荷并被束缚在电介质界面上,形成事实上的电容器的两个电极。两个电极的距离非常小,只有几纳米,而活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积,可以达到200m2/g。因此,超级电容具有极大的电容量,可以储存很大的静电能量。目前单体超级电容的最大电容量可达 5000F。
 

图一 超级电容的工作原理

    当两电极板间的电动势低于电解液的氧化还原电极电势时, 电解液界面上的电荷不会脱离电解液, 超级电容处于正常工作状态(通常在3V以下)。如果电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位, 则电解液将发生分解, 处于非正常工作状态。随着超级电容的放电,正、负极板上的电荷被外电路释放, 电解液界面上的电荷相应地减少。 由此可以看出,超级电容的充、放电过程始终是物理过程, 没有化学反应, 因而性能较化学蓄电池稳定得多。

2.超级电容的特点

    与蓄电池相比,超级电容具有以下几点优势:

(1)充、放电循环寿命很长。超级电容的充、放电循环寿命可达500000 次, 或使用时间可达90000h, 而蓄电池的循环寿命很难超过1000次。
(2)可以提供很大的放电电流。例如:2700F的超级电容额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A, 而蓄电池通常不可能有如此高的放电电流。一些高放电电流的蓄电池, 在如此高的放电电流下, 其使用寿命也会明显缩短。
(3)可以实现快速充电。超级电容可以在数十秒到数分钟内快速充电, 而蓄电池的可接收充电电流是有限的, 因此不可能在如此短的时间内充足电。
(4)工作温度范围很宽。超级电容可以在很宽的温度范围内正常工作(-40℃~70℃),而蓄电池在高温或在低温环境下不能正常工作。
(5)安全无毒。超级电容的材料是安全和无毒的, 而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性。
    虽然超级电容的能量密度不能与蓄电池相比, 但是其大电流充放电的特点使超级电容特别适合用作电动汽车的辅助电源。在车辆起步、加速、爬坡等行驶工况时, 由超级电容提供大电流, 在确保电动汽车动力性的同时, 又可有效地保护蓄电池, 延长蓄电池的使用寿命。
    在车辆制动时, 超级电容可接收大电流充电, 能很好地回收制动能量。超级电容不仅可以用作电动汽车的辅助蓄能装置, 而且可以用作电动汽车主要的或唯一的蓄能装置。

来源：数据来源于网络整理

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