超級(jí)電容器是一種高能量密度的無源儲(chǔ)能元件，隨著它的問世，如何應(yīng)用好超級(jí)電容器，提高電子線路的性能和研發(fā)新的電路、電子線路及應(yīng)用領(lǐng)域是電力電子技術(shù)領(lǐng)域的科技工作者的一個(gè)熱門課題。

超級(jí)電容器的原理及結(jié)構(gòu)

1 .超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)

圖一為超級(jí)電容器的模型，超級(jí)電容器中，多孔化電極采用活性炭粉和活性炭和活性炭纖維，電解液采用有機(jī)電解質(zhì)，如丙烯碳酸脂(propylene carbonate)或高氯酸四乙氨(tetraetry lanmmonium perchlorate)。工作時(shí)，在可極化電極和電解質(zhì)溶液之間界面上形成的雙電層中聚集的電容量c由下式確定：

由圖中可見，其多孔化電極是使用多孔性的活性碳有極大的表面積在電解液中吸附著電荷，因而將具有極大的電容量并可以存儲(chǔ)很大的靜電能量，超級(jí)電容器的這一特性是介于傳統(tǒng)的電容器與電池之間。電池相較之間，盡管這能量密度是5%或是更少，但是這種能量的儲(chǔ)存方式，也可以應(yīng)用在傳統(tǒng)電池不足之處與短時(shí)高峰值電流之中。這種超級(jí)電容器有幾點(diǎn)比電池好的特色。

2 .超級(jí)電容器工作原理

超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器，原理示意圖如圖2。當(dāng)外加電壓加到超級(jí)電容器的兩個(gè)極板上時(shí)，與普通電容器一樣，極板的正電極存儲(chǔ)正電荷，負(fù)極板存儲(chǔ)負(fù)電荷，在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個(gè)電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。

當(dāng)兩極板間電勢(shì)低于電解液的氧化還原電極電位時(shí)，電解液界面上電荷不會(huì)脫離電解液，超級(jí)電容器為正常工作狀態(tài)(通常為3V以下)，如電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時(shí)，電解液將分解，為非正常狀態(tài)。由于隨著超級(jí)電容器放電，正、負(fù)極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界面上的電荷響應(yīng)減少。由此可以看出：超級(jí)電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學(xué)反應(yīng)。因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池是不同的。