超級電容器在混合動(dòng)力汽車，智能手機(jī)和能量收集中得到應(yīng)用

超級電容器有利地位于電子部件分類法中的電容器和電池之間。與具有固態(tài)電介質(zhì)的常規(guī)電容器相比，單個(gè)超級電容器可以存儲更多的能量。存儲容量落后于電池。但是，當(dāng)超級電容器可以為該應(yīng)用存儲足夠的能量時(shí)，它們具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括它們能夠即時(shí)開啟，快速充電并需要較少復(fù)雜的充電電路。

超級電容器基本原理

超級電容器不像傳統(tǒng)電容器那樣使用固態(tài)電介質(zhì)存儲能量，而是涉及兩層，通常被稱為EDLC（機(jī)電雙層電容器）。在EDLC中，物理機(jī)制會產(chǎn)生執(zhí)行電介質(zhì)功能的雙電層。通過在正極和負(fù)極活性炭電極表面的離子吸收層產(chǎn)生充放電循環(huán)。EDLC雙層中電荷的靜態(tài)分離距離非常小-約為0.3到0.8 nm。圖1顯示了充電（左）和放電（右）循環(huán)的離子活度。

EDLC通常將電荷存儲在

應(yīng)用空間

在儲能頻譜的高端，超級電容器正以多種方式用于提高混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的效率。如今，混合動(dòng)力汽車通常會在汽車停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)完全關(guān)閉引擎，但是要短暫地關(guān)閉引擎，然后利用存儲在超級電容器中的能量非常高效地重新啟動(dòng)引擎。Maxwell Technologies提供了一系列基于超級電容器的模塊，它們的范圍高達(dá)3000F。它已經(jīng)為混合動(dòng)力的這種起停應(yīng)用銷售了600,000多個(gè)超級電容器。

超級電容器用于太陽能電池陣列，也非常適合微能量收集應(yīng)用，根據(jù)定義，該應(yīng)用不需要太多的能量存儲。從附近的熱，振動(dòng)或生物源中清除掉的毫瓦可以為用于監(jiān)視和控制電動(dòng)機(jī)的傳感器供電。由旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng)能量，例如，在首先由采集裝置轉(zhuǎn)換為電能之后，被存儲在超級電容器中。使用超級電容器可以消除更換電池的需要或消除將電源線連接到可充電電池的費(fèi)用。圖2展示了通用能量收集的框圖。盡管理論上超級電容器可能是唯一的能源，當(dāng)今的設(shè)計(jì)實(shí)踐通常使用電池來長期提供能量，并使用超級電容器來滿足峰值功率需求。Cellergy等提供的設(shè)備非常適合這些應(yīng)用。

微型采集設(shè)計(jì)得益于超級電容器的集成（德州儀器提供）

直到最近，超級電容器還沒有被用于諸如存儲保護(hù)和內(nèi)部電池備份之類的相當(dāng)普通的應(yīng)用，但是在最近幾年中，其應(yīng)用領(lǐng)域已大大擴(kuò)展到混合動(dòng)力汽車，智能手機(jī)和能量收集領(lǐng)域。即將出現(xiàn)的新技術(shù)有望使超級電容器與可充電電池展開全面競爭。

編輯：hfy