超級電容器為能源儲存市場(chǎng)帶來(lái)的好處是巨大的。但只有少數設計人員注意到這種小巧但又強大的元器件。也許這就是為什么一些分析家認為超級電容器仍是一個(gè)小眾市場(chǎng)，因較高的價(jià)格水平和缺乏對行業(yè)的了解而導致無(wú)法大規模采用。但越來(lái)越多的分析家發(fā)現這些設備作為一項成熟技術(shù)已得到了越來(lái)越廣泛的應用。

Transparency Market Research (TMR) 報告中說(shuō)，亞太地區已于2012年超越了其他所有地區市場(chǎng)，成為全球超級電容器的主要制造地區。在再生制動(dòng)、HEV、微型混合動(dòng)力/啟停系統和航空航天/軍事應用中的發(fā)展刺激了超級電容器技術(shù)的增長(cháng)。這些新的創(chuàng )新應用預計能在未來(lái)幾年內大幅推動(dòng)全球超級電容器市場(chǎng)。  

超級電容器，也被稱(chēng)為超電容或電子雙層電容器 (EDLC)，在能源儲存系統中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色。Tesla Motors 的 CEO Elon Musk 認為這些電容器甚至會(huì )“取代”電池技術(shù)。是什么讓超級電容器有別于其更加常見(jiàn)的同類(lèi)產(chǎn)品？與電池和燃料電池相比如何？這些增強型電容器的發(fā)展市場(chǎng)和應用空間如何？本文將解答這些問(wèn)題。

超導體的差異

超級電容器是一種電化學(xué)電容器，其能量密度比傳統電容器大一個(gè)數量級。在單位體積的電容器中儲存的能量被稱(chēng)為能量密度。能量密度的計量方式為基于體積的（每單位體積）每升瓦特小時(shí) (Wh/l)。

相比電池，超級電容器具有較低內阻，這意味著(zhù)可實(shí)現高功率（圖1）。功率密度是指能量輸送到負載/從負載吸收能量的速度。

圖 1：超級電容器的最大功率

超級電容器的另一個(gè)優(yōu)勢是充電和放電速度快。這些設備通過(guò)吸收和釋放離子來(lái)實(shí)現充電和放電。這是由于超級電容器的內部串聯(lián)電阻較低，可在不損壞零件的情況下實(shí)現大電流充放電。

超級電容器的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是每個(gè)電池的電壓較低，以及不適合交流和高頻電路。根據超級電容器的材料成分，電池電壓負載可從 2.1 V 到 4 V。但典型值為 2.7 V。如果應用需要更高的電壓，那么必須串聯(lián)多個(gè)電池。

由于時(shí)間常數問(wèn)題，超級電容設備不是特別適合交流和高頻電路。對于超級電容器，RC 時(shí)間常數具有不同的含義，與普通電容器中所指的過(guò)濾器不同。

利用 RC 時(shí)間常數的一種方式是作為電容器充放電所需時(shí)間的計量單位。這些時(shí)間對于使用電容器來(lái)儲存能量的電源和能源應用來(lái)說(shuō)很重要。傳統電容器的 RC 時(shí)間常數大致為數微秒到數十微秒。相反，超級電容器的 RC 時(shí)間常數大約為 1 秒。這個(gè)響應時(shí)間更慢是因為電容更大（法拉）。

不過(guò)，電容更大讓超級電容器十分適合儲存能量。相比其他儲能設備—如電池—超級電容器的速度非?？?。這使得它們十分適合需要儲存和釋放快速激增能量的應用，如再生制動(dòng)。

“曾經(jīng)，電容器的‘能量?jì)Υ?/font>’能力相比電池來(lái)說(shuō)微乎其微，從來(lái)沒(méi)有認真考慮過(guò)將其作為電池的替代品，”Synopsys 科學(xué)家 Jamil Kawa 說(shuō)道。.“超級電容器大大提高了單位體積的能量?jì)Υ婺芰?。它尚未達到電池或燃料電池的儲能能力，但考慮到它有一些優(yōu)于電池的特性，因此競爭力已經(jīng)與電池十分接近。”

電池長(cháng)期以來(lái)一直都是能量?jì)Υ鏄藴?。它們怎么?huì )被電容器打??？就算是‘超級’電容器也不太可能吧？首先，電池在幾百或上千次循環(huán)之后變會(huì )失去充電能力。但是，在實(shí)際使用中，電容器具有無(wú)限的充放電循環(huán)壽命。