超級(jí)電容電池工作原理

超級(jí)電容的容量比通常的電容器大得多。由于其容量很大，對(duì)外表現(xiàn)和電池相同，因此也稱作“電容電池”或說(shuō)“黃金電池”。超級(jí)電容器電池也屬于雙電層電容器，它是目前世界上已投入量產(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相同，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(chǔ)存的電能來(lái)源于電荷在兩塊極板上的分離，兩塊極板之間為真空（相對(duì)介電常數(shù)為1）或一層介電物質(zhì)（相對(duì)介電常數(shù)為ε）所隔離，電容值為：C=ε·A/3.6πd·10-6（μF）其中A為極板面積，d為介質(zhì)厚度。

所儲(chǔ)存的能量為：E=C（ΔV）2/2，其中C為電容值，ΔV為極板間的電壓降。

可見(jiàn)，若想獲得較大的電池電容量，儲(chǔ)存更多的能量，必須增大面積A或減少介質(zhì)厚度d，但這個(gè)伸縮空間有限，導(dǎo)致它的儲(chǔ)電量和儲(chǔ)能量較小。超級(jí)電容采用活性炭材料制作成多孔電極，同時(shí)在相對(duì)的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液，當(dāng)在兩端施加電壓時(shí)，相對(duì)的多孔電極上分別聚集正負(fù)電子，而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電場(chǎng)用途分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上，從而形成兩個(gè)集電層，相當(dāng)于兩個(gè)電容器串聯(lián)，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(jì)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，從而使單位重量的電容量可達(dá)100F/g，并且電容的內(nèi)阻還能保持在很低的水平，碳材料還具有成本低，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。從而使利用電容器進(jìn)行大電量的儲(chǔ)能成為可能，且在實(shí)際使用時(shí)，可以通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)以提高輸出電壓或電流。

超級(jí)電容器是傳統(tǒng)電容的升級(jí)

平板電容器是由兩個(gè)彼此絕緣的金屬電極板組成，電容量與電極板的面積成正比，與電極板之間的間隙大小成反比。超級(jí)電容的結(jié)構(gòu)類似于平板電容，其電極為多孔碳基材料，該材料的多孔結(jié)構(gòu)使它每克重量的表面積可達(dá)幾千平方米，而電容電荷分隔的距離由電解質(zhì)中的離子大小決定。巨大的表面積加上電荷間極小的距離，使得超級(jí)電容具有很大的容量，超級(jí)電容單體的容量可從1法拉至幾千法拉不等。