超级电容器结构(电容和电池的区别是什么？)

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1、电容和电池的区别是什么？

这俩还是有区别的，电容确实是一个储能原件，能够存储一定的电量，在电路板上经常会用到它，让人感觉他很像一个可充电电池，要说它是电池还真有当做电池的应用，我们这就用公交用上了电容电池，电容电池最大的优点在于充电时间短，像手机充电充的比较快也得在1小时左右，但是电容充电就是几秒钟，甚至更快，像公交上这种超级电容电池充电时间也多说也就在几分钟左右，所以如果将来能够找到体积小容量大的超级电容电池，那将对电池行业带来一个天翻地覆的变化

此外电容电池充电过程并不存在化学变化，所以使用寿命也会更长，能使用几十年都没问题，要知道普通的铅酸蓄电池寿命也就在3年左右，这都不是一个数量级的。

正是因为电容充电过程是物理变化，所以根据这一点可以区分电容和电池，电池是在内部不断进行化学反应(氧化还原反应)，才能够源源不断向外部供电。

2、超级电容的结构有哪些？

超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。　　◆超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。（见图1）　　一、超级电容器为何不同于传统电容器其"超级"在哪？　　◆超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。　　◆传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。　　◆超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。　　◆这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。　　二超级电容器有哪些优点和缺点？　　1、优点　　◆在很小的体积下达到法拉级的电容量；　　◆无须特别的充电电路和控制放电电路　　◆和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；　　◆从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；　　◆超级电容器可焊接，因而不存在象电池接触不牢固等问题；　　2、缺点　　◆如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；　　◆和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；　　三、超级电容器都有哪些应用？　　◆超级电容器的低阻抗对于当今许多高功率应用是必不可少的。对于快速充放电，超级电容器小的ESR意味着更大的功率输出。　　◆瞬时功率脉冲应用，重要存储、记忆系统的短时间功率支持。　　四、应用举例　　1、快速充电应用，几秒钟充电，几分钟放电。例如电动工具、电动玩具；　　2、在UPS系统中，超级电容器提供瞬时功率输出，作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充；　　3、应用于能量充足，功率匮乏的能源，如太阳能；　　4、当公共汽车从一种动力源切换到另一动力源时的功率支持；　　5、小电流，长时间持续放电，例如计算机存储器后备电源；　　五、我可以多快给超级电容器放电？　　◆超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。　　◆实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。　　◆另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。　　六、我怎么样控制超级电容器的放电？　　◆超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1~2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5~10s。（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全放干净）　　七、超级电容器比电池更好？　　◆超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。　　◆超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。　　◆超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。　　◆超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。　　◆超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。　　◆超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。　　◆超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。　　八、如何选择我所需的超级电容器？　　◆首先，功率要求、放电时间及系统电压变化起决定作用。　　◆超级电容器的输出电压降由两部分组成，一部分是超级电容器释放能量；另一部分是由于超级电容器内阻引起。两部分谁占主要取决于时间，在非常快的脉冲中，内阻部分占主要的

3、超级电容器的工作原理如何？

这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。

4、超级电容能否做为电动车的电源？

目前超级电容还不能代替电动汽车的电池。第一个原因是能量密度不如锂电池。第二个原因就是自放电速度快，而且可控性安全性不如锂电池。超级电容典型的特点是功率密度大，而能量密度低。

能量密度低带来的巨大的体积，这一点是超级电容的痛。超级电容能量密度在5-8wh/kg，而主流锂电池能量密度均在200wh/kg以上。超级电容对比锂电池，体积相差几十倍，根本不能装到汽车上。能装到汽车上的电容容量非常小，续航里程少，没有实际意义。能量密度低大大限制了超级电容在电动汽车上的应用。其次自放电速度快也是纯电动汽车不能允许的，试想一下停车时电量自动下降会是什么心情？

但是超级电容功率密度大，这点是锂电池不能比拟的。可以大电流充放电。因此可以应用在随充随放的场合，可以作为大水塘使用。例如应用在发电系统上，功率大的时候超级电容储存电能，功率小的时候电容可以放电，这样就达到了削峰平谷的作用。而用在汽车上则主要是用来回收动能使用。例如锂电池组不能接受过高的充电电流，而超级电容充电效率＞90％，可以接受大电流充电。动能回收时如果用锂电池，受到充电电流限制，嘴巴很小，吃进去小部分电流，大部分电量会流失掉。而超级电容就像一个大嘴怪，瞬间高电流都可以吃下去。超级电容不能在小型汽车上应用，但是可以应用在公交车上。上图的公交车就采用超级电容作为动力，充电6分种，行驶30公里。这种公交车走固定路线，单程不超过30公里，因此到站后可以充电。6分钟充满电则就是利用了超级电容充电效率高的特点。