超级电容器类型有哪些 超级电容器和锂电池的区别和联系

　　超级电容器（也称为超级电容、超电容器）是一种介于电解电容器和可充电电池之间的大容量的电容器。其电容值远高于其他电容，但受限于较窄的电压范围，它们通常是电解电容器每单位体积或质量所能存储能量的10到100倍，能够比电池更快的充放电，并且比可充电电池允许更多的充电和放电循环。

　　电化学电容器（超级电容器）由被离子渗透膜（隔膜）隔开的两个电极和通过离子连接两个电极的的电解液组成。当电极被施加的电压极化时，电解液中的离子形成与电极极性相反的双电层。例如，正极化电极将在电极/电解液接触面具有一层负离子并且与吸附在负极层上的正离子形成电荷平衡层。负极化电极的情况正好相反。

　　此外，取决于电极材料和表面形状，一些离子可能渗透双电层成为特异的吸附离子，并与赝电容一起提供超级电容器的全部电容。

　　超级电容器的典型结构：（1） 电源，（2） 集电器，（3） 极化电极，（4） 亥姆霍兹双电层，（5） 具有正离子和负离子的电解液 （6） 隔膜。

　　超级电容器类型有哪些

　　超级电容器其电容值远高于其他电容，但受限于较窄的电压范围。它们通常是电解电容器每单位体积或质量所能存储能量的10到100倍，能够比电池更快地充放电，并且比可充电电池允许更多的充电和放电循环。

　　超级电容器的类型可以从多个维度进行分类：

　　储能原理：

　　双电层电容：基于电极与电解液之间的电荷分离进行储能。

　　法拉第准电容：基于电活性离子的欠电位沉积，或氧化还原所产生的吸附进行储能。

　　混合型电容器：结合了双电层电容和法拉第准电容的特性，解决了蓄电池的功率密度低和超级电容器能量密度较低的缺点。

　　超级电容器类型的结构描述。通过电极设计定义的双电层电容器，赝电容器以及混合电容器。

　　电极材料：

　　碳电极电容器：常见的碳电极材料包括活性炭、碳纳米管、碳气凝胶、石墨烯等。

　　贵金属氧化物电极电容器：如RuO2、MnO2、V2O5等氧化物作为电极材料。

　　新型导电聚合物电极电容器：如聚乙炔、聚苯胺等导电聚合物作为电极材料。

　　电解液材料：

　　以水溶液（中性/酸性/碱性）作为电解液的超级电容器具有较高的容量。

　　以有机溶液（如盐的质子惰性溶剂溶液）作为电解液的超级电容器具有较高的电压。

　　反应情况及结构：

　　对称型超级电容器：电极组成相同、反应相同、反应方向相反。

　　非对称型超级电容器：电极组成不同、反应不同。

　　超级电容器一般用于需要多次快速充放电循环而不是长期紧凑储能的应用中，例如家用汽车、公共汽车、火车、起重机和电梯等。它们被用于再生制动、短期储能或突发模式下的电力输送，而较小的电容器可以用作静态随机存取存储器的存储器备份。

　　超级电容器和锂电池的区别和联系

　　超级电容器和锂电池在多个方面存在显著的区别，但它们在能量存储领域也各自发挥着重要作用。以下是它们之间的主要区别和联系：

　　区别：

　　储电量和使用电压：锂电池以ah为容量单位，容量通常在2~100Ah之间，而超级电容器以F为容量单位，一般在1F~3000F之间。此外，锂电池的工作电压区间为2.5V~4.2V，而超级电容器的工作电压在0V~3V之间，属于安全电压范围。

　　功率密度及能量密度：从能量密度的角度来看，锂电池的能量密度范围从100wh/kg到300wh/kg不等，能够长时间存储大量电能，适合用于移动电子设备和电动车辆等需要持续供电的场景。而超级电容器的能量密度范围较小。但从功率密度的角度来看，超级电容可达7级kw/kg以上，远高于锂电池的1kw/kg，因此具有极高的充电速度，适合需要频繁快速充电的应用。

　　使用寿命：超级电容在循环寿命方面表现优异，一般可达50000周，而锂电池的循环寿命为500~3000周。

　　自放电情况：由于超级电容的存储性质，它存在自放电比较严重的问题，一天大约会损失超过3%的电量。而锂电池的自放电情况通常要好于超级电容。

　　联系：

　　两者都是能量存储器件，能够储存电能并在需要时释放，广泛应用于各种电子设备、电动车辆以及工业应用中。它们各自在特定的应用场景中发挥着不可替代的作用。锂电池因其高能量密度而被广泛用于长时间供电的场合，而超级电容器则因其高功率密度和快速充放电特性，在需要频繁充放电或瞬时大电流输出的场合中表现出色。

　　审核编辑：黄飞