超級(jí)電容器類型有哪些 超級(jí)電容器和鋰電池的區(qū)別和聯(lián)系

超級(jí)電容器（也稱為超級(jí)電容、超電容器）是一種介于電解電容器和可充電電池之間的大容量的電容器。其電容值遠(yuǎn)高于其他電容，但受限于較窄的電壓范圍，它們通常是電解電容器每單位體積或質(zhì)量所能存儲(chǔ)能量的10到100倍，能夠比電池更快的充放電，并且比可充電電池允許更多的充電和放電循環(huán)。

電化學(xué)電容器（超級(jí)電容器）由被離子滲透膜（隔膜）隔開(kāi)的兩個(gè)電極和通過(guò)離子連接兩個(gè)電極的的電解液組成。當(dāng)電極被施加的電壓極化時(shí)，電解液中的離子形成與電極極性相反的雙電層。例如，正極化電極將在電極/電解液接觸面具有一層負(fù)離子并且與吸附在負(fù)極層上的正離子形成電荷平衡層。負(fù)極化電極的情況正好相反。

此外，取決于電極材料和表面形狀，一些離子可能滲透雙電層成為特異的吸附離子，并與贗電容一起提供超級(jí)電容器的全部電容。

超級(jí)電容器的典型結(jié)構(gòu)：（1） 電源，（2） 集電器，（3） 極化電極，（4） 亥姆霍茲雙電層，（5） 具有正離子和負(fù)離子的電解液 （6） 隔膜。

超級(jí)電容器類型有哪些

超級(jí)電容器其電容值遠(yuǎn)高于其他電容，但受限于較窄的電壓范圍。它們通常是電解電容器每單位體積或質(zhì)量所能存儲(chǔ)能量的10到100倍，能夠比電池更快地充放電，并且比可充電電池允許更多的充電和放電循環(huán)。

超級(jí)電容器的類型可以從多個(gè)維度進(jìn)行分類：

儲(chǔ)能原理：

雙電層電容：基于電極與電解液之間的電荷分離進(jìn)行儲(chǔ)能。

法拉第準(zhǔn)電容：基于電活性離子的欠電位沉積，或氧化還原所產(chǎn)生的吸附進(jìn)行儲(chǔ)能。

混合型電容器：結(jié)合了雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容的特性，解決了蓄電池的功率密度低和超級(jí)電容器能量密度較低的缺點(diǎn)。

超級(jí)電容器類型的結(jié)構(gòu)描述。通過(guò)電極設(shè)計(jì)定義的雙電層電容器，贗電容器以及混合電容器。

電極材料：

碳電極電容器：常見(jiàn)的碳電極材料包括活性炭、碳納米管、碳?xì)饽z、石墨烯等。

貴金屬氧化物電極電容器：如RuO2、MnO2、V2O5等氧化物作為電極材料。

新型導(dǎo)電聚合物電極電容器：如聚乙炔、聚苯胺等導(dǎo)電聚合物作為電極材料。

電解液材料：

以水溶液（中性/酸性/堿性）作為電解液的超級(jí)電容器具有較高的容量。

以有機(jī)溶液（如鹽的質(zhì)子惰性溶劑溶液）作為電解液的超級(jí)電容器具有較高的電壓。

反應(yīng)情況及結(jié)構(gòu)：

對(duì)稱型超級(jí)電容器：電極組成相同、反應(yīng)相同、反應(yīng)方向相反。

非對(duì)稱型超級(jí)電容器：電極組成不同、反應(yīng)不同。

超級(jí)電容器一般用于需要多次快速充放電循環(huán)而不是長(zhǎng)期緊湊儲(chǔ)能的應(yīng)用中，例如家用汽車、公共汽車、火車、起重機(jī)和電梯等。它們被用于再生制動(dòng)、短期儲(chǔ)能或突發(fā)模式下的電力輸送，而較小的電容器可以用作靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器備份。

超級(jí)電容器和鋰電池的區(qū)別和聯(lián)系

超級(jí)電容器和鋰電池在多個(gè)方面存在顯著的區(qū)別，但它們?cè)谀芰看鎯?chǔ)領(lǐng)域也各自發(fā)揮著重要作用。以下是它們之間的主要區(qū)別和聯(lián)系：

區(qū)別：

儲(chǔ)電量和使用電壓：鋰電池以ah為容量單位，容量通常在2~100Ah之間，而超級(jí)電容器以F為容量單位，一般在1F~3000F之間。此外，鋰電池的工作電壓區(qū)間為2.5V~4.2V，而超級(jí)電容器的工作電壓在0V~3V之間，屬于安全電壓范圍。

功率密度及能量密度：從能量密度的角度來(lái)看，鋰電池的能量密度范圍從100wh/kg到300wh/kg不等，能夠長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)大量電能，適合用于移動(dòng)電子設(shè)備和電動(dòng)車輛等需要持續(xù)供電的場(chǎng)景。而超級(jí)電容器的能量密度范圍較小。但從功率密度的角度來(lái)看，超級(jí)電容可達(dá)7級(jí)kw/kg以上，遠(yuǎn)高于鋰電池的1kw/kg，因此具有極高的充電速度，適合需要頻繁快速充電的應(yīng)用。

使用壽命：超級(jí)電容在循環(huán)壽命方面表現(xiàn)優(yōu)異，一般可達(dá)50000周，而鋰電池的循環(huán)壽命為500~3000周。

自放電情況：由于超級(jí)電容的存儲(chǔ)性質(zhì)，它存在自放電比較嚴(yán)重的問(wèn)題，一天大約會(huì)損失超過(guò)3%的電量。而鋰電池的自放電情況通常要好于超級(jí)電容。

聯(lián)系：

兩者都是能量存儲(chǔ)器件，能夠儲(chǔ)存電能并在需要時(shí)釋放，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備、電動(dòng)車輛以及工業(yè)應(yīng)用中。它們各自在特定的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著不可替代的作用。鋰電池因其高能量密度而被廣泛用于長(zhǎng)時(shí)間供電的場(chǎng)合，而超級(jí)電容器則因其高功率密度和快速充放電特性，在需要頻繁充放電或瞬時(shí)大電流輸出的場(chǎng)合中表現(xiàn)出色。

審核編輯：黃飛