超级电容器的工作原理与应用

　　究竟什么是超级电容器?它与电容器有何不同? 简单来说，电容器的功能是存储电荷并快速传输，而电池的功能是存储电荷并在较长时间内传输。换句话说，当你驾驶全新的电动汽车加速时，你需要一个电容器，而当你在高速公路上巡航时，你需要一个电池。今天Ameya360电子元器件采购网为大家介绍一下超级电容器的工作原理与主要应用。

　　一、超级电容器的工作原理

　　超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。

　　当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。

　　由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。

　　二、超级电容器的主要应用

　　1.一般应用

　　消费电子产品：在负载波动的应用中，例如膝上型计算机、PDA、GPS、便携式媒体播放器、手持设备、和光伏系统，超级电容器可以稳定电源。超级电容器用于输送功率照相闪光灯在数码相机和用于LED手电筒，可以在时间短得多段充电。

　　工具：带有用于储能的超级电容器的无绳电动螺丝刀的运行时间约为同类电池型号的一半，但可以在90秒内充满电。闲置三个月后，它还可以保留85%的电量。

　　电网电源缓冲器：许多非线性负载，例如EV充电器、HEV、空调系统和高级电源转换系统，都会导致电流波动和谐波。

　　低功耗设备电源缓冲器：超级电容器为RAM、SRAM、微控制器和PC卡等低功耗设备提供备用或紧急关闭电源。

　　稳压器：超级电容器可以通过充当阻尼器来稳定电力线的电压波动。风力和光伏系统表现出由超级电容器可以在几毫秒内缓冲的阵风或云引起的波动供应。

　　微电网：超级电容器可用于微电网存储，以在需求高且产量暂时下降时瞬间注入电力，并在反向条件下存储能量。它们在这种情况下很有用，因为微电网越来越多地产生直流电，并且电容器可用于直流和交流应用。超级电容器与化学电池配合使用效果最佳。

　　能量收集：超级电容器是适用于能量收集系统的临时储能装置。

　　医疗：超级电容器用于除颤器中，它们可以提供500焦耳的能量将心脏电击回窦性心律。

　　2.运输

　　航空：2005年，航空航天系统和控制公司迪尔LuftfahrtElektronik公司有限公司选择了超级电容器电源应急驱动器的门和逃生滑梯中使用飞机，包括空客380。

　　军事：超级电容器的低内阻支持需要短期高电流的应用。最早的用途是用于坦克和潜艇中的大型发动机的发动机启动(冷发动机启动，尤其是柴油机)。超级电容器缓冲电池，处理短电流峰值，减少循环并延长电池寿命。

　　汽车：丰田的YarisHybrid-R概念车使用超级电容器提供爆发式动力。已开始使用超级电容器作为其启停节油系统的一部分，该系统可实现更快的初始加速。马自达的i-ELOOP系统在减速期间将能量存储在超级电容器中，并在发动机被停止启动系统停止时使用它为车载电气系统供电。

　　巴士/电车：美国超级电容器制造商MaxwellTechnologies声称，超过20,000辆混合动力公交车使用这些设备来提高加速度，尤其是在中国。广州，2014年，中国开始使用由超级电容器供电的有轨电车，通过位于轨道之间的设备在30秒内充电，储存电力以运行电车长达4公里——足以到达下一站，在那里自行车可以被重复。CAF还在其Urbos3有轨电车上以ACR系统的形式提供超级电容器。

　　铁路：超级电容器可用于补充配备柴电传动的柴油铁路机车的启动系统中的电池。电容器捕获完全停止的制动能量，并提供用于启动柴油机和列车加速的峰值电流，并确保线电压的稳定。根据驾驶模式的不同，通过回收制动能量可以节省高达30%的能源。低维护和环保材料鼓励选择超级电容器。

　　轻轨和有轨电车：超级电容器不仅可以减少能源，还可以取代历史城区的架空线路，从而保护城市的建筑遗产。这种方法可能允许许多新的轻轨城市线路取代成本太高而无法完全布线的架空线。

　　3.其它应用

　　手电筒应用

　　太阳能应用

　　超级电容器用于笔记本电脑、便携式媒体播放器、手持设备和光伏系统等电子设备中以稳定电源

　　超级电容器用作能量收集系统的临时储能装置

　　超级电容器用于除颤器(一种通过向胸壁提供电流来控制不规则心跳的仪器)