超级电容器,在多数情况下,人们也把它叫做电化学电容器,是在1960—1970年间兴起的一种新型的储存能量的元件。在1957年,美国的Becker率先提出一种具有可以接近于电池的能量密度并可以用做储能元件的电容器。不久标准石油公司在1962年就生产了一种以碳材料作为电极的电容器,其工作电压为6V。稍后电气公司收购了该项技术,从1979年开始就着手生产此类型的超级电容器,终于在1983年将其推向市场并取得了较大的成果。至1980年以后,采用新的电极活性物质(金属氧化物、氮化物)来制备超级电容器,已经显示出了超出以往电容器所具有的优点,目前已得到了科研工作者极大关注。
超级电容器是一种性能优于传统物理电容器和电池的储能元件,它突出的优点具体表现为以下几点。
(1)较高的功率密度。由于超级电容器具有的有效内阻很小,因此在电解液的界面处以及电极活性材料内部都能达到电荷的快速存储和释放。
(2)较长的充放电循环寿命。因为超级电容器在整个充放电过程中从来没有发生过电化学反应,因此循环寿命可以达到上万次甚至更高。
(3)短的充电时间。完成一次充电大概只要数分钟即可。
(4)更高的比功率。能够在瞬间释放出较大电流,满足工作需要。
(5)较长的储存寿命。
(6)较高的可靠性。因为在超级电容器的整个工作过程中没有可运动的部件,所以就减少了一些维护工作。
(7)环境温度的变化对超级电容器的正常使用不会造成太大的影响。因其可以在-25~90℃的温度范围正常工作。
(8)可以通过并联使用来增加电容量,也可以串联使用,但前提是采取均压,这样就可以提高电压的等级。
表5-1是超级电容器和静电电容器与电池的性能比较,从表中可以看出超级电容器的特点。
表5-1 超级电容器、静电电容器与电池的性能比较
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