超级电容器行业基本情况.pdf

3.1 超级电容器行业基本情况 3.1.1 超级电容器介绍 超级电容器(Supercapacitor，Ultracapacitor),又叫黄金电容、法拉电容,通过极 化电解质来储能，属于双层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应， 因此这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。由 于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也称作“电容电池”或说“黄金电池”。 超级电容器是目前世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本 原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的 双电层结构获得超大的容量。 图 超级电容器结构原理图 超级电容器的出现，填补了传统电容器和电池间的空白，广泛的应用于数码 产品、智能仪表、玩具、电动工具、新能源汽车、新能源发电系统、分布式电网 系统、高功率武器、运动控制领域、节能建筑、工业节能减排等各个行业，属于 标准的低碳经济核心产品。超级电容器具有如下特点： （1）高功率密度。输出功率密度高达数kW/kg，是如何化学电源所无法比 拟的，是一般蓄电池的数十倍。 （2）高能量密度。能量密度可以达到5-20Wh/kg，是传统电容器所无法想 象的。 （3）循环寿命长。理论循环寿命为无限次，实际都为50 万次以上，远高于 蓄电池几百次的循环寿命。 （4）充电时间短。可在数秒内到几分钟内完成充电，远快于蓄电池的充电 时间。 （5）免维护、高可靠性，报废后不产生环境污染。 3.1.2 超级电容器与传统常规储能元器件比较 （1）超级电容器与静电电容器、电池的性能参数比较 图 超级电容器与普通电容器及电池参数比较 （2）超级电容与电池相关指标比较 图 超级电容与电池参数比较 结合以上数据我们可以看出超级电容器的优势在于能提供较大的比功率，因 此适合与瞬态大电流充放电工作环境。 3.1.3 超级电容器运用领域 超级电容器的用途非常广泛，其应用领域涉及消费类电子产品，交通运输、 移动通信、工业、能源、电力及军事等领域，并且应用范围还在不断地扩大。 图 扣式超级电容器 图 柱式超级电容器 图 超级电容器组件 （1）消费电子领域。超级电容器根据放电量、放电时间以及电容量大小， 主要用作后备电源、替换电源和主电源。①作后备电源，当主电源中断、由于接 触不良或由于其它的重载引起系统电压降低时，超级电容器就能够起后备补充作 用。其最大好处是寿命长、循环次数多、充电快以及环境适应性强。②作替换电 源，由于超级电容器具有高充放电次数、寿命长、使用温度范围宽、循环效率高 以及低自放电，故很适合这种应用。例如白昼—黑夜的转换。白天太阳能提供电 源并对超级电容器充电，晚上则由超级电容器提供电源；③作主电源，通过一个 或几个超级电容器释放持续几毫秒到几秒的大电流。放电之后，超级电容器再由 低功率的电源充电。带有超级电容器的传动器不仅小巧、而且便宜和快捷。超级 电容器在消费电子领域的市场非常广泛，可以用于智能仪表、多功能电话机、数 字应答机、家庭影院、摄录一体机、智能洗衣机、冰箱、微波炉、照相机、电子 记事本、电动玩具、汽车音响、出租车计程器、打卡机、光盘刻读机、有线电视、 电梯系统板、可编程控制器、太阳能驱动装置、卫星电视接收机等。 （2）交通运输领域。汽车的关键部分蓄电池存在充电时间长、无法大电流 充电、工作寿命短等不足。与之相比超级电容器功率密度大，充电速度快，输出 功率大，刹车再生能量回收效率高。超大容量电容器具有10 万次以上的循环寿 命，安全可靠，在-40~+50℃温度范围内可以正常工作。由于超大容量电容器的 寿命是普通化学电池的100 倍以上且彻底免维护，使用超大容量电容器作为动力 源的城市交通电动汽车综合运营成本大大低于采用电池作为动力源的电动汽车。 国内外电动汽车权威专家一致认为目前最可行的电动汽车动力系统实施方案是： 超级电容器和动力电池组成的复合电源系统。 超级电容器还可以作为车辆、机械、船舶等大型机械设备中燃油发动机的辅 助电源，（启动、爬坡、加速时）提供短时间大功率，形成油电混合动力，使发 动机始终工作在最佳的功率区间，大幅度降低燃油的消耗、减少有害气体排放。