超級(jí)電容電池原理
超級(jí)電容器電池又叫雙電層電容器（Electrical Double-Layer Capacitor）是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源，可提供超大電流的電力；用作車(chē)輛啟動(dòng)電源，啟動(dòng)效率和可靠性都比傳統(tǒng)的蓄電池高，可以全部或部分替代傳統(tǒng)的蓄電池；用作車(chē)輛的牽引能源可以生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)、替代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、改造現(xiàn)有的無(wú)軌電車(chē)；用在軍事上可保證坦克車(chē)、裝甲車(chē)等戰(zhàn)車(chē)的順利啟動(dòng)（尤其是在寒冷的冬季）、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機(jī)電設(shè)備的儲(chǔ)能能源
超級(jí)電容器由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內(nèi)燃機(jī)尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內(nèi)燃機(jī)的新型能源裝置。已經(jīng)進(jìn)行混合動(dòng)力、燃料電池、化學(xué)電池產(chǎn)品及應(yīng)用的研究與開(kāi)發(fā)，取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學(xué)電池污染環(huán)境、系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高昂等致命弱點(diǎn)，一直沒(méi)有很好的解決辦法。而超級(jí)電容器以其優(yōu)異的特性揚(yáng)長(zhǎng)避短，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學(xué)電池用于車(chē)輛的牽引電源和啟動(dòng)能源，并且具有比傳統(tǒng)的化學(xué)電池更加廣泛的用途。正因?yàn)槿绱?，世界各?guó)（特別是西方發(fā)達(dá)國(guó)家）都不遺余力地對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。
其中美國(guó)、日本和俄羅斯等國(guó)家不僅在研發(fā)生產(chǎn)上走在前面，而且還建立了專門(mén)的國(guó)家管理機(jī)構(gòu)（如：美國(guó)的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，由國(guó)家投入巨資和人力，積極推進(jìn)。就超級(jí)電容器技術(shù)水平而言，目前俄羅斯走在世界前面，其產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，并被第17屆國(guó)際電動(dòng)車(chē)年會(huì)（EVS—17）評(píng)為最先進(jìn)產(chǎn)品，日本、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也在急起直追，目前各國(guó)推廣應(yīng)用超級(jí)電容器的領(lǐng)域已相當(dāng)廣泛。在我國(guó)推廣使用超級(jí)電容器，能夠減少石油消耗，減輕對(duì)石油進(jìn)口的依賴，有利于國(guó)家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問(wèn)題；有利于解決戰(zhàn)車(chē)的低溫啟動(dòng)問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)主要有10余家企業(yè)在進(jìn)行超級(jí)電容器的研發(fā)
超級(jí)電容器是建立在德國(guó)物理學(xué)家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器。眾所周知，插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)符號(hào)相反的過(guò)剩電荷，從而使相間產(chǎn)生電位差。那么，如果在電解液中同時(shí)插入兩個(gè)電極，并在其間施加一個(gè)小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓，這時(shí)電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下會(huì)迅速向兩極運(yùn)動(dòng)，并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層，它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的極化電荷相似，從而產(chǎn)生電容效應(yīng)，緊密的雙電層近似于平板電容器，但是，由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多，因而具有比普通電容器更大的容量。
超級(jí)電容電池特點(diǎn)
?。?）充電速度快，只要充電幾十秒到幾分鐘就可達(dá)到其額定容量的95%以上；而現(xiàn)在使用面積最大的鉛酸電池充電通常需要幾個(gè)小時(shí)。
（2）循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)50萬(wàn)次，如果對(duì)超級(jí)電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達(dá)68年。如果相應(yīng)地和鉛酸電池比較， 它的使用壽命可達(dá)68年， 且沒(méi)有“記憶效應(yīng)”。
（3）大電流放電能力超強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)換效率高，過(guò)程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；
（4）功率密度高，可達(dá)300W/kg~5000W/kg，相當(dāng)于普通電池的數(shù)十倍；比能量大大提高，鉛酸電池一般只能達(dá)到200W/kg，而超級(jí)電容電池目前研發(fā)已可達(dá)10 KW/kg，
?。?）產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過(guò)程均沒(méi)有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；
（6）充放電線路簡(jiǎn)單，無(wú)需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，長(zhǎng)期使用免維護(hù)；
（7）超低溫特性好，使用環(huán)境溫度范圍寬達(dá)-40℃～+70℃；
?。?）檢測(cè)方便，剩余電量可直接讀出；
?。?）單體容量范圍通常0.1F--3400F 。
超級(jí)電容電池續(xù)航時(shí)間
在研究電池技術(shù)的人很多，但是能夠走下實(shí)驗(yàn)室，在市場(chǎng)上廣泛推廣的沒(méi)有，我們依然在使用傳統(tǒng)的鋰電池。
近日，美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)的科學(xué)家們研發(fā)出一種超級(jí)電容器電池原型，這種電池能夠反復(fù)充電3萬(wàn)次。
如果電池能夠成功研發(fā)出來(lái)，這意味著超快充電池的續(xù)航將是當(dāng)前鋰電池的20倍。換句話說(shuō)就是，你可以在幾秒之內(nèi)給手機(jī)充電，然后一整個(gè)星期都不需要再給手機(jī)充電。
這種超級(jí)電容器電池之所以能夠如此快速的充電，主要是因?yàn)樗鼘㈦姶鎯?chǔ)在材料表面，而非通過(guò)化學(xué)反應(yīng)再存儲(chǔ)。超級(jí)電容電池快用存儲(chǔ)大量電子。
大部分人在研究電池的時(shí)候會(huì)使用石墨，美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)選擇了另外一種方案——2D金屬材料，這種材料只有2個(gè)原子的厚度，圍繞著一些小小的導(dǎo)電線纜，這些線纜使得電子能夠從核心快速向外殼移動(dòng)。這種解決方案使得電池不僅能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，而且密度大，能量多。
聽(tīng)起來(lái)非常美好，和其他電池技術(shù)一樣有發(fā)展前景，希望它不要像其他技術(shù)一樣遲遲不能應(yīng)用到市場(chǎng)中。