2 超級電容儲能

　　超級電容器也稱為電化學電容器，是一種利用雙電層原理、采用新材料和新工藝、性能介于電容器與電池之間、具有很大電容密度且脈沖充放電性能優良的新型大容量儲能元件。常用的雙電層電容器結構如圖2所示，懸在電解質里的2 個非活性多孔板為電極。正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引電解質中的正離子，這樣在兩個電極的表面形成一個雙電層電容器，其容量大小與電極的表面積及極板間距離等因素有關。

　　圖2 雙電層電容的結構圖

　　與常規用于儲能的電容器不同，超級電容器容量可達到法拉甚至千法拉級別，既具有充電電池的高能量密度特性，又有電容器的高功率密度特性，是一種高效、實用、綠色的能量存儲器件。表1 示出超級電容器、儲能電容器以及電池的性能比較。與普通電容器和電池相比，超級電容器不僅無污染、免維護、環保效益明顯，而且還具有以下優點：

　　（1）功率密度高。

　　超級電容器的功率密度可達到10 kW/kg左右，為電池的十倍到百倍，可以在短時間內釋放幾百到幾千安培的電流，非常適合用于在短時間內輸出高功率的場合。

　　（2）充電速度快。

　　超級電容器充放電是一種雙電層充放電的物理過程或電極物質表面快速可逆的電化學過程，可以采取大電流充電方式，在幾十秒到數分鐘內完成充電。在當前的技術水平下，蓄電池的充電需要數小時才能完成，即使采用快速充電也需幾十分鐘。

　　（3）使用壽命長。

　　超級電容器充放電過程中發生的電化學反應可逆性好，循環充放電次數理論值為無窮，實際可達100 000次，比電池的壽命高10~100倍。

　　（4）低溫性能優越。

　　超級電容器充放電過程中發生的電荷轉移大部分在電極活性物質表面進行，所以容量隨溫度的降低而衰減的量非常小；而電池在低溫下容量衰減幅度可高達70%.

　　電能質量問題往往具有出現率高、持續時間短等特點，因此應用超級電容器作為儲能設備進行快速補償是一種理想的技術方案。

　　表1 3 種電化學儲能元件的性能比較