超級電容器(Supercapa超級電容citors)，又名電化學電容器(Electrochemical Capacitors)，是上世紀七、八十年代發展起來的一種新型的儲能裝置。它是一種介于傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，因而不同于傳統的化學電源。超級電容器的突出優點是功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度范圍寬。

特點

（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上；
（2）循環使用壽命長，深度充放電循環使用次數可達1~50萬次，沒有“記憶效應”；
（3）大電流放電能力超強，能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環效率≥90%；
（4）功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當于電池的5~10倍；
（5）產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源；
（6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數高，長期使用免維護；
（7）超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；
（8）檢測方便，剩余電量可直接讀出；
（9）容量范圍通常0.1F--3000F 。
法拉（farad），簡稱“法”，符號是F
1法拉是電容存儲1庫侖電量時，兩極板間電勢差是1伏特1F=1C/1V
1庫侖是1A電流在1s內輸運的電量，即1C=1A·S。
1庫侖=1安培·秒
1法拉=1安培·秒/伏特
類比
電瓶（蓄電池）12伏14安時的放電量=14*3600*12=604800 法拉(F)，（注：12伏14安時電瓶是由2v14安時6塊串聯來的，如果改成6快并聯，就等于2v84安時，轉換為1v就是168安時）
地球的電容值僅有1-2F左右
超級電容與電池比較有如下特性：
a.超低串聯等效電阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。
b. 超長壽命，充放電大于50萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續使用可達68年。
c. 可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應。
d. 免維護，可密封。
e.溫度范圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。
f.超級電容可以串并聯組成成超級電容模組，可耐壓儲存更高容量！
補充
◆ 超級電容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。
◆ 超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。（見圖1）
一、超級電容器為何不同于傳統電容器其"超級"在哪？
◆ 超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
◆ 傳統電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷制得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。
◆ 超級電容器的面積是基于多孔炭材料，該材料的多孔結夠允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質離子尺寸決定的。該距離（<10 Å）和傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小。
◆ 這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其“超級”所在。
二、超級電容器有哪些優點和缺點？
1、 優點
◆ 在很小的體積下達到法拉級的電容量；
◆ 無須特別的充電電路和控制放電電路
◆ 和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響；
◆ 從環保的角度考慮，它是一種綠色能源；
◆ 超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；
2、缺點
◆ 如果使用不當會造成電解質泄漏等現象；
◆ 和鋁電解電容器相比，它內阻較大，因而不可以用于交流電路；
三、超級電容器都有哪些應用？
◆ 超級電容器的低阻抗對于當今許多高功率應用是必不可少的。對于快速充放電，超級電容器小的ESR意味著更大的功率輸出。
◆ 瞬時功率脈沖應用，重要存儲、記憶系統的短時間功率支持。
四、應用舉例
1、快速充電應用，幾秒鐘充電，幾分鐘放電。例如電動工具、電動玩具；
2、在UPS系統中，超級電容器提供瞬時功率輸出，作為發動機或其它不間斷系統的備用電源的補充；
3、應用于能量充足，功率匱乏的能源，如太陽能；
4、當公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支持；
5、小電流，長時間持續放電，例如計算機存儲器后備電源；
五、我可以多快給超級電容器放電？
◆ 超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限制，甚至短路也不是致命的。
◆ 實際上決定于電容器單體大小，對于匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。
◆ 另一放電率的限制條件是熱，反復地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導致斷路。
六、我怎么樣控制超級電容器的放電？
◆ 超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數τ在1~2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5~10s。（由于電極的特殊結構它們實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷完全放干凈）
七、超級電容器比電池更好？
◆ 超級電容器不同于電池，在某些應用領域，它可能優于電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來，不失為一種更好的途徑。
◆ 超級電容器在其額定電壓范圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。
◆ 超級電容器的荷電狀態（SOC）與電壓構成簡單的函數，而電池的荷電狀態則包括多樣復雜的換算。
◆ 超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以存儲更多的能量。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。
◆ 超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
◆ 超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
◆ 超級電容器可以反復循環數十萬次，而電池壽命僅幾百個循環。
八、如何選擇我所需的超級電容器？
◆ 首先，功率要求、放電時間及系統電壓變化起決定作用。
◆ 超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成，一部分是超級電容器釋放能量；另一部分是由于超級電容器內阻引起。兩部分誰占主要取決于時間，在非常快的脈沖中，內阻部分占主要的，相反在長時間放電中，容性部分占主要。
◆ 以下基本參數決定您選擇電容器的大小
1、 最高工作電壓；
2、 工作截止電壓；
3、 平均放電電流;
4、 放電時間多長

超級電容的工作原理

電化學電容根據儲能機理的不同可以分為兩類：
1)雙電層電容：是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產生的。對一個電極/溶液體系，會在電子導電的電極和離子導電的電解質溶液界面上形成雙電層。當在兩個電極上施加電場后，溶液中的陰、陽離子分別向正、負電極遷移，在電極表面形成雙電層；撤消電場后，電極上的正負電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩定，在正負極間產生相對穩定的電位差。這時對某一電極而言，會在一定距離內(分散層)產生與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持電中性；當將兩極與外電路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。
2)法拉第準電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表面和近表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質進行欠電位沉積，發生高度可逆的化學吸脫附和氧化還原反應，產生與電極充電電位有關的電容。對于法拉第準電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲，而且包括電解液離子與電極活性物質發生的氧化還原反應。當電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴散到電極/溶液界面時，會通過界面上的氧化還原反應而進入到電極表面活性氧化物的體相中，從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時，這些進入氧化物中的離子又會通過以上氧化還原反應的逆反應重新返回到電解液中，同時所存儲的電荷通過外電路而釋放出來，這就是法拉第準電容的充放電機理。
串聯
由于工藝原因，單極超級電容器的額定工作電壓一般在2.8V左右，所以大多情況下必須串聯使用，由于串聯回路每個單體容量很難保證100%相同，也很難保證每個單體漏電也相同，這樣就會導致串聯回路的每個單體充電電壓不同，可能會導致電容器過壓損壞，因此，超級電容器串聯必須附加均壓電路，也是超級電容使用最需要注意的問題。

汽車應用

由于電動汽車頻繁啟動和停車，使得蓄電池的放電過程變化很大。在正常行駛時，電動汽車從蓄電池中汲取的平均功率相當低，而加速和爬坡時的峰值又相當高，一輛電動汽車的峰值功率與平均功率之比可達到16：1.事實上，電動汽車在行駛中用于加速和爬坡時所消耗的能量占總能耗的2/3。在現有的電動汽車電池技術條件下，蓄電池必須在比能量和比功率以及比功率和循環壽命之間做出平衡，而難以在一套能源系統上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。為了解決電動汽車續駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾，可以考慮采用兩套能源系統，其中由主能源提高最佳的續駛里程，而由輔助能源在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統的能量可以直接取自主能源，也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能，選用超級電容做輔助能。
1、超級電容的特點
在短期內，超級電容極低的比能量使其不可能被單獨用作電動汽車能源系統，但是用超級電容做輔助能量源具有顯著優點。在電動汽車上使用的最佳組合為電池-超級電容混合能量系統，對電池的比能量和比功率要求分開。電動汽車可以集中于對比能量和循環壽命問題的考慮，而不必過多地考慮比功率問題。超級電容具有負載均衡作用，電池的放電電流減少使用電池的可利用能量、使用壽命得到顯著提高；與電池相比，超級電容可以迅速高效地吸收電動汽車制動產生的再生動能。
超級電容的早和均衡和能量回收作用使車輛的續駛里程得到極大的提高。但系統要對電池、超級電容、電動機和功率逆變器等做綜合控制和優化匹配，功率變換器及其控制器的設計應用充分考慮電動機和超級電容之間的匹配。
2、超級電容應用技術
電池的輸出量應與車輛平均行駛功率需求相當，而超級電容應出書高于平均功率需求的功率并且可吸收再生能量。當電動汽車的實際行駛功率需求高于超級電容的醉倒功率時，多余部分由電池提供。超級電容由再生能量為其充電，若沒有充足電，剩余部分由主電池在電動汽車低功率行駛時進行補充。當超級電容充滿詩，再生制動能量為主電池充電，在主電池和超級電容之間采用兩象限DC-DC變換器控制功率分配，并限制主電池在車輛低功率行駛時對超級電容的充電率。若沒有DC-DC變換器，則主電池和超級電容將具有相同的電壓，導致超級電容盡在電池電壓發生快速變化。

前景分析

超級電容器在新能源領域并不是一個陌生的名詞。實際上，超級電容器已在該領域歷經了幾十年的坎坷，雖然它的應用形式同電池不同，但在實際應用上卻總被電池取代，此外還面臨成本高、技術難度大的劣勢。然而，超級電容器在技術上一旦取得突破，將可對新能源產業的發展產生極大的推動力。因此，盡管研發過程困難重重，但攻克它的意義卻很重大。[2]
超級電容與電池拉平差距的機會  
盡管超級電容器的制作成本每年都在以低于10%的比例減少，但這項技術依然不能在運輸行業和自然能源采集方面擴大生產規模。相比電池領域，超級電容器的技術過于落后，想要縮小兩者在研發方面的差距，首要任務應解決如下問題：
■ 增加超級電容器生產廠商數量，通過市場競爭的手段刺激相關技術的研發;
■ 擴大高比功率超級電容器的生產規模，實現突破百萬件的年生產量;
■將超級電容器當前的制造成本降低50%;
■ 擬定一個超級電容器可持續發展戰略，主要針對更高效電極材料的探索。
要達到上述目標需要廠商對超級電容器市場有一個逐年上升的投資力度，主要用于在設備的研發和生產兩方面。與此同時，政府擴大資金和技術支持也將起到至關重要的作用。
超級電容器的可預見性未來
毋庸置疑，超級電容器憑借自身使用壽命久、高充放電效率等顯著特點，只要找準自身發展的合適土壤，未來發展潛力巨大。
就未來十年的發展而言，超級電容器將是運輸行業和自然能源采集的重要組成部分，其中，用于裝配在啟停系統車輛的超級電容器，將成為其在未來的主要銷售渠道，預計在2016年的全球市場將達到2.7億美元，2020年將超過3.5億美元
2011-2016超級電容器在啟停系統汽車和能量存儲方面銷售額
在運輸行業中，新能源汽車工業已成為當今最熱門的話題之一。作為汽車領域的高新技術，新能源汽車要盡可能保持同傳統汽車相同的性能，還要減少對石油等有限資源的使用量，這是其問世的根本目標。要實現這一目標，必然需要用于儲存能量的借助輔助設施來實現，而超級電容器就是其中一個重要的組成部分。
今天，全世界各行各業都在享受自然能源發電帶來的益處。未來，自然能源應用市場巨大，其中，輔助設施必然是這一市場中的一個集市，交易金額將高達51億美元。超級電容器就是這個集市上的一類重要商品。
1. 超級電容器和節能與新能源汽車
在汽車工業中，智能啟停控制系統（輕型混合動力系統）的應用為超級電容器提供了廣闊的舞臺，充分體現出超級電容器性能上的優越性，其中在插電式混合動力汽車上的表現尤為突出。
這里，想補充說明一下汽車智能啟停控制系統的工作原理，大致如下：
1.當汽車在減速或短停車時，智能啟停控制系統可暫停發動機轉動，并將制動過程中產生的熱能轉換成電能儲存在電容器里;
2.當汽車再次前進時，電容器則將剛剛儲存起來的電能瞬間輸出給智能啟停控制系統中的電機，電機轉動傳送帶，直接帶動發動機工作;
這樣，整個啟停過程，汽車沒有油耗，既經濟又環保。其中，能夠實現快速充放電的儲能設備就是關鍵。因此，具有此特性的超級電容器成為最佳選擇，也是智能啟停控制系統最重要的組成部分。