超級電容技術(shù)原理及在電動車上的應用

　　1.引 言

　　超級電容器也屬于雙電層電容器，它是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種，其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。傳統(tǒng)物理電容中儲存的電能來源于電荷在兩塊極板上的分離，兩塊極板之間為真空（相對介電常數(shù)為1）或一層介電物質(zhì)（相對介電常數(shù)為ε）所隔離，電容值為：
　　C = ε?A / 3.6 πd ?10-6 （μF）
　　其中A為極板面積，d為介質(zhì)厚度
　　所儲存的能量為：
　　E = 1/2 C （ΔV）2

　　其中C為電容值，ΔV為極板間的電壓降�？梢�，若想獲得較大的電容量、儲存更多的能量，必須增大面積A或減少介質(zhì)厚度d。

　　雙電層電容器中，采用活性炭材料制作成多孔電極，同時在相對的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液，當在兩端施加電壓時，相對的多孔電極上分別聚集正負電子，而電解質(zhì)溶液中的正負離子將由于電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上，從而形成兩個集電層，相當于兩個電容器串聯(lián)，如圖所示：

　　由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積（即獲得了極大的電極面積A），而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm（即獲得了極小的介質(zhì)厚度d），根據(jù)前面的計算公式可以看出，這種雙電層電容器比傳統(tǒng)的物理電容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上，從而使利用電容器進行大電量的儲能成為可能。

　　2.產(chǎn)品分類：

　　超級電容器完全不同于傳統(tǒng)的電解電容器，由于特殊的原材料、特殊的制作方法，其單體容量能夠超過傳統(tǒng)電容器的1000倍以上，在0.6升的體積內(nèi)就能夠達到10000F以上的容量，兼具電池與電容的雙重特性，成為一種性能極佳的動力電源。超級電容器滿足了市場對高頻率、大強度、高循環(huán)次數(shù)、并符合環(huán)保政策的動力電源的需求，在機械、電子、汽車、太陽能等領域有著極好的發(fā)展前景。

　　根據(jù)使用目的不同，超級電容器可以分為以下兩類：

　�。�1）啟動型超級電容器：即輕型的超級電容器，可以輸出幾秒到幾十秒的瞬間大電流，承擔設備啟動所需要的大功率電能，常用于各類電動汽車和重型機械設備中，單體容量50F以上，50000F以下，可幾個到幾百個串聯(lián)使用，組件電壓從12VDC直到700VDC以上；

　�。�2）牽引型超級電容器：即重型的超級電容器，可以連續(xù)幾分鐘到幾十分鐘輸出較高強度的電流，在許多場合可以替代傳統(tǒng)的蓄電池承擔設備驅(qū)動所需的電能供應工作，常用于各類電動汽車、機械設備、太陽能系統(tǒng)和電子電器中，單體容量最高可達到100000F以上，可以幾個到幾百個串并聯(lián)使用，組件電壓從12VDC直到800VDC以上；

[$page]　　3. 產(chǎn)品特性：

　　產(chǎn)品的技術(shù)特性
　　（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95％以上；
　　（2）循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1～50萬次；
　　（3）能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；
　　（4）功率密度高，可達300W/KG～5000W/KG，相當于電池的5～10倍；
　　（5）產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；
　　（6）安全系數(shù)高，長期使用免維護；
　　（7）超低溫特性好，可工作于攝氏零下30℃的環(huán)境中；
　　（8）檢測方便，剩余電量可直接讀出。

　　4.產(chǎn)品應用：