滿足苛刻的復(fù)雜環(huán)境 解析超級電容技術(shù)

“超級電容”聽上去，往往會令人覺得這是個很NB的家伙，作為一種新型的電能存儲元件，超級電容可以彌補(bǔ)現(xiàn)階段鋰離子電池在功率密度等方面的不足。目前，它已經(jīng)應(yīng)用于軍事、新能源汽車以及各種機(jī)電設(shè)備中，而當(dāng)其與鋰離子電池組成“交叉火力”時，即可大幅提升儲能元件的各項技術(shù)指標(biāo)，以滿足近乎苛刻的復(fù)雜的使用環(huán)境。

超級電容又叫雙電層電容，從結(jié)構(gòu)上來看，其與電解電容非常相似。簡單來說，如果在電解液中插入兩個電極，并施加一個電壓，這時電解液中的正、負(fù)離子在電場的作用下就會迅速向兩極運(yùn)動，最終分別在兩個電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層。

電容的基本作用就是充電與放電，但由基本充、放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象，使得電容有著更豐富多彩的用途。在一般的電子電路中，常用電容器來實(shí)現(xiàn)旁路、耦合、濾波、振蕩、相移以及波形變換等，這些作用都是充、放電功能的演變。而根據(jù)超級電容的種種特性，其更多的被應(yīng)用于能源領(lǐng)域，通常被作為電池來使用。

● 超級電容的優(yōu)劣勢

相比鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池，超級電容具有節(jié)能、超長使用壽命、安全、環(huán)保、寬溫度范圍、無需人工維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。由于超級電容是采用物理的方法來儲能，所以其最為重要的一個特點(diǎn)就是功率密度很大，我們可以將其理解為充、放電迅速且可以瞬間吸收或釋放極高的能量，這也是目前任何電池都做不到的。

● 超級電容所應(yīng)用的領(lǐng)域

在了解了超級電容的一些概況后，我們來看看目前它所應(yīng)用的領(lǐng)域。首先，任何新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展往往會最先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，超級電容的研發(fā)初衷是不是亦如此，我們不甚了解，但是在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境下，超級電容的確有著特殊的優(yōu)勢存在。前面所提到的寬溫度范圍（通常在-40℃-65℃之間）以及高功率密度的特點(diǎn)，可以保證坦克、裝甲車等大馬力的軍事車輛的順利啟動，特別是在寒冷的冬季，而它高功率密度的特點(diǎn)還可作為激光武器的脈沖能源。

在民用領(lǐng)域，超級電容也發(fā)揮著巨大的作用。比如可用于照相機(jī)閃光燈的供電，其可以使閃光燈達(dá)到連續(xù)使用的性能，從而提高照相機(jī)連續(xù)拍攝的能力，同時超級電容還可以用來對相機(jī)快門進(jìn)行控制。另外，隨著電子與能源工業(yè)的發(fā)展，超級電容在短時UPS系統(tǒng)、太陽能電源系統(tǒng)等免維護(hù)系統(tǒng)上具有不可替代的作用。

由于超級電容能夠進(jìn)行高功率的充、放電，根據(jù)這一特點(diǎn)，超級電容可以應(yīng)用在一些交通工具上，將列車或者大型客車的剎車能量儲存起來，在加速時提供峰值功率的輸出。由于充、放電速度很快，在車輛進(jìn)站上下人的短暫時間里，即可瞬間將超級電容充滿電，并且足夠跑到下一個站點(diǎn)。這樣就使得車輛無需背負(fù)著受電弓，而且不再需要沿途架設(shè)高壓線，這無疑降低了建設(shè)成本。

在目前主流的電池技術(shù)上，鋰電池和超級電容技術(shù)可謂各有長短。鋰離子電池能量儲存密度高，超級電容的功率儲存密度高，大量的研究工作集中于提高鋰離子電池的功率密度或增加超級電容的能量儲存密度這兩個領(lǐng)域，但挑戰(zhàn)十分巨大。但是當(dāng)我們把二者結(jié)合在一起時，這樣的電池就愈加完美了。

特別是在大型客車方面，由于制動瞬間會比小型轎車有更大的能量產(chǎn)生，所以通過超級電容可以很好的吸收這部分能量，在車輛起步或急加速時，通過超級電容又可以將這部分能量迅速釋放掉，而在平時小功率的能量轉(zhuǎn)換時，又可以依靠鋰離子電池來完成，所以這種“混搭”的電池技術(shù)突破了現(xiàn)階段某一種類型的電池在技術(shù)上的瓶頸，堪稱完美。

全文總結(jié)：

雖然超級電容有著種種的優(yōu)點(diǎn)，但是其能量密度低的短板還是限制其在新能源汽車領(lǐng)域一展拳腳。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，超級電容與鋰離子電池的組合可謂取長補(bǔ)短，基本滿足了人們對電池的高能量密度和高功率密度的需求。個人覺得，基于電容的基本物理結(jié)構(gòu)，其很難在能量密度方面有所突破，但是這并不妨礙它與內(nèi)燃機(jī)組成混合動力系統(tǒng)以及在其它領(lǐng)域發(fā)揮著自己的優(yōu)勢與特長。