[摘要]超級電容器作為一種新型儲能元件填補了傳統的靜電電容器和化學電源之間的空白。本文介紹了超級電容的原理、特性、優缺點，分析了超級電容在復合電動汽車中的工作原理，概述了超級電容在國內外各領域的應用研究。

隨著科學技術的進步，現在的人們對生態環境保護和綠色能源的應用越來越重視，超級電容作為一種新型的儲能元件引起了人們的廣泛重視與關注。超級電容器(Supercapacitor)是20世紀七八十年代發展起來的一種介于電池和傳統電容器之間的新型儲能器件，它的出現填補了傳統的靜電電容器和化學電源之間的空白。

海口經濟學院，孫雷

1.超級電容的原理及分類

超級電容是一種具有超級儲電能力、可提供強大脈動功率的物理二次電源。超級電容如果按儲能機理主要分為三類[1]：①由碳電極和電解液界面上電荷分離產生的雙電層電容；②采用金屬氧化物作為電極，在電極表面和體相發生氧化還原反應而產生可逆化學吸附的法拉第電容；③由導電聚合物作為電極而發生氧化還原反應的電容。雙電層超級電容是靠極化電解液來儲存電能的一種新型儲能裝置，結構如圖1所示：

由于雙電層電容的充放電純屬于物理過程，其循環次數高，充電過程快，因此比較適合在電動車中應用。雙電層超級電容是懸在電解質中的兩個非活性多孔板，電壓加載到兩個板上。加在正極板上的電勢吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，從而在兩電極的表面形成了一個雙電層電容器。一個超級電容單元的電容量高達幾法至數萬法[2]由于這種結構采用特殊的工藝，使其等效電阻很低，電容量很大、內阻較小，使得超級電容具有很高的尖峰電流，因此超級電容具有很高的比功率，它的功率密度是電池的50～100倍，可達到10×103W/kg左右，此特點讓超級電容非常適合應用在短時大功率的場合。

2.超級電容的特性

超級電容器使用過程中是沒有任何的化學反應，也沒有高速旋轉等機械運動；對于環境沒有污染，也沒有任何的噪聲；它的結構簡單、體積小，是非常理想的儲能設備。超級電容產品具有如下技術特性[3]：

(1)充電速度快。充滿其額定容量的95%以上僅需10秒～10分鐘；

(2)循環壽命長。深度充放電循環可達1～50萬次，例如，北京合眾匯能公司生產的HCC250F/2.7V的超級電容器和北京集星科技公司生產的系列電容的循環壽命均在50萬次以上；

(3)能量轉換效率高。大電流能量循環效率>90%；

(4)功率密度高。可達300W/kg—50000W/kg，為蓄電池的5～10倍；

(5)原材料生產、使用、存儲及拆解過程均無污染，是理想的綠色環保電源；安全系數高，長期使用免維護；

(6)高充放電效率。由于內阻很小，所以充放電損耗也很小，具有很高的充放電效率，可達90%以上。

(7)溫度范圍寬。達-40～+70℃。超級電容器電極材料的反應速率受溫度影響不大；

(8)檢測控制方便。剩余電量可通過公式E=CV2/2直接算出，只需要檢測端電壓就可以確定所儲存的能量，荷電狀態(SOC)的計算簡單準確，因此易于能量管理與控制。