兩個KEMET超級電容器的圖像，FR0H224ZF（左）和FYD0H223ZF（右） 

 

理論上可以用超級電容器替換電池，但更換整個電池組需要大量的電池。然而，隨著穩步發展
，超級電容器正在許多應用市場（如汽車行業）中獲得關注，為網絡化能源存儲等新興行業開辟了新的可能性。

 

什麼是超級電容？

 

超級電容器（有時稱為SC）是能夠快速存儲和供應高功率電力以及大量循環（高達數百萬次循環）而不會顯示性能衰減的電化學裝置。

 

最簡單的超級電容器主要由兩個電極和插入其中的電解質組成。電荷布置在電極/電解質界麵中，並且沒有化學氧化還原過程。由於累積的物理過程是有限的，所以材料必須具有高表麵積以累積許多電荷。

 

超chao級ji電dian容rong器qi是shi雙shuang層ceng電dian容rong器qi，具ju有you非fei常chang高gao的de容rong量liang但dan具ju有you低di電dian壓ya限xian製zhi。與yu電dian容rong器qi相xiang比bi
，超chao級ji電dian容rong器qi具ju有you更geng大da的de麵mian積ji
，用yong於yu存cun儲chu更geng多duo電dian荷he，電dian容rong達da到dao法fa拉la（F）範圍，並且它們比電解電容器存儲更多能量。它們具有低漏電流，適用於可在1.8V - 2.5V範圍內工作的許多應用。超級電容器的壽命為10 - 20年，但在大約8 - 10年後，容量可以從100％降低到80％。

 

由於具有低等效串聯電阻（ESR），超級電容器可提供高負載電流和快速充電。微型超級電容器是類似MEMS的(de)器(qi)件(jian)，可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)反(fan)複(fu)彎(wan)曲(qu)，因(yin)此(ci)適(shi)用(yong)於(yu)靈(ling)活(huo)的(de)應(ying)用(yong)。這(zhe)是(shi)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)和(he)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)柔(rou)性(xing)固(gu)態(tai)微(wei)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)玻(bo)璃(li)
，矽(gui)和(he)紙(zhi)基(ji)板(ban)。

 

當(dang)向(xiang)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)時(shi)，在(zai)表(biao)麵(mian)上(shang)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)電(dian)荷(he)層(ceng)，其(qi)間(jian)隔(ge)距(ju)離(li)小(xiao)於(yu)傳(chuan)統(tong)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)間(jian)隔(ge)距(ju)離(li)。這(zhe)就(jiu)是(shi)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)通(tong)常(chang)被(bei)稱(cheng)為(wei)雙(shuang)層(ceng)電(dian)容(rong)器(qi)或(huo)EDLC的原因。

 

超級電容器與標準電容器的比較。圖片來自  Fairprice Electronics，源自Maxwell

 

超級電容器和電池有什麼區別？

 

電池長期以來一直是能量儲存的主要形式。它們如何被電容器克服，即使是“超級”電容器？

 

首先
，電池逐漸失去充電能力，而電容器幾乎提供無限的充電和放電循環。

 

其次

，與電池相比，電容器具有非常低的內阻。它們可以提供比電池更多的瞬時功率。

 

對於具有能量供應機製的物聯網（IoT）應用
，將這種強大的能量存儲設備結合到芯片中的能力是必不可少的要求。超級電容器和微電池是可以滿足這些需求的兩種工具。

 

四種儲能技術的功率密度和能量密度。圖片來自國際科學與工程研究期刊，第4卷
，第8期，2013年8月583

 

除chu了le幾ji乎hu所suo有you的de電dian動dong汽qi車che之zhi外wai，鋰li離li子zi電dian池chi幾ji乎hu為wei所suo有you現xian代dai便bian攜xie式shi電dian子zi設she備bei供gong電dian。對dui於yu電dian池chi，充chong電dian和he放fang電dian過guo程cheng緩huan慢man並bing且qie可ke以yi隨sui時shi間jian降jiang低di電dian池chi內nei的de化hua合he物wu，導dao致zhi較jiao低di的de功gong率lv密mi度du和he存cun儲chu容rong量liang。

 

超chao級ji電dian容rong器qi使shi用yong不bu同tong的de能neng量liang存cun儲chu機ji製zhi。在zai超chao級ji電dian容rong器qi中zhong，能neng量liang以yi靜jing電dian方fang式shi存cun儲chu在zai材cai料liao表biao麵mian，不bu涉she及ji化hua學xue反fan應ying。超chao級ji電dian容rong器qi的de主zhu要yao缺que點dian是shi與yu電dian池chi相xiang比bi能neng量liang密mi度du低di。而er且qie
，超chao級ji電dian容rong器qi材cai料liao（例如石墨烯）的成本通常超過用於製造電池的材料的成本。

 

超級電容器的應用

 

chaojidianrongqikeyuanzhuangzaixiaxiaokongjianneidenengliangshoujijiejuefanganjieheshiyong。dangtamenyongzuofengzhishuchudefuzhudianyuanshi，ninkeyijianxiaodianyuandechicunbingtigaozhengtixingneng。

 

以下是超級電容器的一些可能應用：

 

電源故障時存儲和備份存儲器數據：超級電容器可以集成到消費電子產品，IT設備和通信係統中，以保護存儲器內容。相關應用程序是內部備用電源。超級電容器可以作為電池更換或短期備用電源。

 

電動車輛：電動車輛受到諸如低功率密度，有限的充電/放fang電dian循xun環huan，高gao溫wen依yi賴lai性xing和he延yan長chang充chong電dian時shi間jian的de限xian製zhi的de影ying響xiang。超chao級ji電dian容rong器qi克ke服fu了le這zhe些xie限xian製zhi，盡jin管guan它ta們men具ju有you較jiao低di的de能neng量liang密mi度du和he較jiao高gao的de成cheng本ben。存cun儲chu設she備bei的de組zu合he可ke能neng是shi首shou選xuan解jie決jue方fang案an。與yu超chao級ji電dian容rong器qi組zu等deng高gao功gong率lv設she備bei可ke以yi滿man足zu與yu陡dou峭qiao上shang升sheng加jia速su或huo努nu力li相xiang關guan的de峰feng值zhi負fu載zai要yao求qiu。此ci外wai，超chao級ji電dian容rong器qi可ke用yong於yu再zai生sheng製zhi動dong係xi統tong。

 

可再生能源的應用：在太陽能光伏應用中
，有必要每3到7niangenghuanyicidianchi，yinweitamenrongyimosun。chaojidianrongqideshiyongkeyixiaochupinfanweihuhegenghuandexuyao。ciwai，nengyuanxiaolvshiyikezaishengfangshishengchannengyuandeguanjianfangmian，chaojidianrongqibiaoxianchubidianchigenggaodechongdianxiaolv。

 

結論

 

超級電容器是一種新興的能量存儲技術
，可以成為許多電子係統的重要組成部分。鋰離子電池非常成功，但在功率密度和充電/放電循環次數方麵，它們永遠無法與超級電容器競爭。

 

 

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