快速充放电的利器；超级电容器技术详解。
●超级电容器的基本结构
超级电容器也被称为双电层电容器。它在结构上非常类似于电解电容器。简单来说，如果将两个电极插入电解液中，施加电压，电解液中的正负离子在电场的作用下会迅速向两极移动，最终在两个电极的表面分别形成封闭的电荷层，即双电层。
电容取决于电极的表面积和两个电极之间的距离。传统电容器的电极表面积是导体的平面面积。为了获得更大的容量，导体材料通常经过长时间的轧制，有时由于特殊的组织结构，其表面积会增大。同时，传统电容器使用绝缘材料来分隔其两个电极，通常是塑料膜、纸等。这些材料也要求尽可能薄。
超级电容器的电极表面积基于多孔碳材料，多孔碳材料由于其多孔结构而具有非常大的表面积。此外，超级电容器的电极之间的距离由吸引到带电电极的电解质离子的大小决定，这小于传统电容器膜材料所实现的距离。这种巨大的表面积和极小的电极间距，使得超级电容器相比传统电容器具有惊人的静电存储能力，这也是其被称为“超级”的重要原因。
电容器的基本功能是充放电，但从基本充放电功能延伸出来的许多电路现象，使电容器有了更加丰富多彩的用途。在一般的电子电路中，经常使用电容来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移和波形转换。这些功能都是充放电功能的演变。根据超级电容器的特性，其在能源领域的应用更加广泛，通常用作电池。
●超级电容器的优点和缺点
与铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池相比，超级电容器具有节能、寿命长、安全环保、温度范围宽、无需人工维护等优点。因为超级电容器采用物理方法储存能量，所以超级电容器最重要的一个特点就是功率密度高，可以理解为快速充放电和瞬间吸收或释放极高的能量，这是目前任何电池都做不到的。
也许一切都不是完美的，超级电容器也不例外。其相对致命的弱点之一是能量密度低。所谓能量密度，是指在一定的真空空间或质量物质中储存的能量的多少。比如我们经常用的5号充电电池，如果它的mAh比较大，说明它的能量密度比较高。可以说超级电容器的能量密度低于锂离子电池，限制了其在很多领域的应用。
超级电容器的应用领域
●超级电容器的应用领域
了解了超级电容器的一些概况后，我们再来看看目前超级电容器的应用领域。首先，任何新技术的产生和发展，往往会首先应用到军事领域。研发超级电容器的初衷我们不得而知，但在复杂的战场环境下，超级电容器确实有着特殊的优势。上面提到的宽温度范围和高功率密度可以保证坦克、装甲车等大功率军用车辆的顺利启动，尤其是在寒冷的冬季，其高功率密度还可以作为激光武器的脉冲能量。
在民用领域，超级电容器也发挥着巨大的作用。例如，它可以用作相机闪光灯的电源，可以使闪光灯达到连续使用的性能，从而提高相机的连续拍摄能力。同时，超级电容器也可以用来控制相机快门。此外，随着电子和能源工业的发展，超级电容器在短期不间断供电系统、太阳能供电系统等免维护系统中发挥着不可替代的作用。
由于超级电容器可以大功率充放电，根据这一特性，超级电容器可以应用于一些交通工具，储存火车或公交车的制动能量，并在加速时提供峰值功率输出。由于充放电速度快，当车辆停下来上下车时，超级电容可以在短时间内充满电，足够跑到下一站。这样车辆不需要携带受电弓，也不需要沿途架设高压线，无疑降低了建设成本。
由于超级电容器的能量密度远低于锂离子电池，因此在乘用车中很难单独作为储能装置使用，但可以与传统内燃机结合形成混合动力系统。丰田已经将超级电容器技术应用于勒芒赛车。因为赛车在刹车瞬间的能量非常大，通过超级跑车的高功率密度可以更高效的回收和储存能量。同时，当赛车需要超车等瞬间大功率时，超级跑车也能满足这样的要求。
目前主流的电池技术中，锂电池和超级电容技术各有优缺点。锂离子电池具有高储能密度，超级电容器具有高储能密度。大量的研究工作集中在提高锂离子电池的功率密度或超级电容器的储能密度，但挑战是巨大的。但是当我们把两者结合起来，电池就变得越来越完美了。
尤其是大型客车，由于制动力矩会比小型车产生更多的能量，这部分能量可以被超级电容很好的吸收。当汽车快速启动或加速时，这部分能量可以通过超级电容器快速释放，通常的低功率能量转换可以通过锂离子电池完成。所以这种“混搭”电池技术突破了目前某一种电池的技术瓶颈，堪称完美。
全文摘要:
虽然超级电容器具有各种优点，但其能量密度低仍然限制了其在新能源汽车领域的应用。从目前的技术发展水平来看，超级电容器和锂离子电池的结合可以取长补短，基本满足人们对电池高能量密度和高功率密度的需求。个人认为，基于电容器的基本物理结构，能量密度很难有所突破，但这并不妨碍它与内燃机形成混合动力系统，在其他领域发挥自己的优势和特长。
@2019