每日科技名詞｜超級電容器

2020-09-03 純淨資溪

超級電容器

supercapacitor

定義：具有高比電容的裝置。其電極具有非常高的比表面積，有時伴隨有電極表面的可逆氧化還原反應。

學科：化學_物理化學_電化學

相關名詞：比電容 雙電層電容 放電容量

來源：全國科學技術名詞審定委員會

圖片來源：視覺中國

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超級電容器是一種新型的儲能元件，性能介於常規電容器和二次電池之間。它結合了傳統靜電電容器和電池的優點，具有較高的功率密度、較快的充放電速度、較長的循環壽命、超低溫特性好、環境友好等突出優勢。在電力系統（如靜止同步補償器、分布式發電系統）、記憶儲存設備（如消費電器、計算機、通信）、汽車輔助裝置（如催化預熱器、冷啟動、回熱器剎車）、軍事（如電子槍、SDI電子輔助設備、消聲裝置）等領域有著廣闊的應用前景。超級電容器主要由極化電極、集電極、電解液、隔離膜等部分組成。超級電容器的分類沒有統一標準，按照儲能機理可以分為雙電層電容器和贗電容器。

雙電層電容器的儲能是基於電極/電解液界面上的電荷轉移：充電時，在外電源的作用下電解液中的陽離子向負極移動，陰離子向正極移動，即形成了雙電層；放電時，反向過程發生，電極板的電子從負極運動至正極，電解液中的陰陽離子被釋放，電容器恢復到原來的狀態，雙電層消失。由此可見，雙電層電容產生過程屬於物理的吸脫附。根據電容的理論公式，為了增加雙電層電容的比電容量需要提高電極材料的比表面積，這也是當前多孔且具有特殊結構的碳材料成為研究熱點的原因。

贗電容器施加電壓時，電極材料會發生快速的可逆的法拉第反應（氧化還原反應），從而在超級電容器中產生法拉第電流，該過程類似於發生在電池中的充放電過程。在贗電容器工作過程中，負極電壓更負，正極電壓更正，因而表現出比雙電層電容更高的能量密度。

責任編輯：王碩

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