超級電容器(Supercapacitors):又名電化學(xué)電容器,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,其基本原理和其它種類的雙電層電容器相同,重要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能,利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。

超級電容具有很多優(yōu)點,可部分取代傳統(tǒng)電池:超級電容功率密度高(可達(dá)300W/KG~5000W/KG)、大電流放電能力超強(qiáng)、充放電時間短(以秒、分鐘計)、循環(huán)壽命長(儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種儲能過程是可逆的,因此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次)、工作溫度范圍寬、充放電線路簡單、檢測簡便等優(yōu)點。超級電容兼有電池和電容的特點,在不少領(lǐng)域可以取代傳統(tǒng)的電池的用途。

超級電容能量密度小,全面替代鋰離子電池為時尚早:雖然超級電容有很多優(yōu)點,但是目前其最大的問題在于其能量密度低。以最先進(jìn)的石墨烯超級電容為例,目前世界最先進(jìn)水平大約可以達(dá)到90Wh/kg(實驗室水平),而特斯拉汽車使用的18650鋰離子電池,據(jù)估算其能量密度約為170Wh/Kg(量產(chǎn)水平)。這意味著,以超級電容作為動力源,要供應(yīng)相同的總能量,超級電容所需的重量將是鋰離子電池的兩倍。因此,目前鋰離子電池仍有其優(yōu)勢,超級電容全面替代鋰電的時代尚未到來。

電池未來格局未定,超級電容是有力競爭者之一:電池一直是許多電力、電子產(chǎn)品的瓶頸,但進(jìn)步卻不是很大。從1859年鉛酸電池發(fā)明開始,150多年的時間,歷經(jīng)鉛酸、氫鎳和鋰離子電池三代重要品種,能量密度也僅提高至現(xiàn)在的170Wh/Kg左右。不過近20年有大量新的思路和材料被用于電池制造,各類電池的進(jìn)步加快。鋰離子電池能量密度近幾年大約提升了100%,燃料動力電池、金屬空氣電池等新興品種可以將電池能量密度成倍的提高。超級電容也從幾年前5wh/kg提升至現(xiàn)在的90wh/kg,進(jìn)步非常快并將繼續(xù)快速提升。未來電池格局未定,超級電容進(jìn)步很快,又有快速充放電、壽命長等獨特優(yōu)點,是其中的有力競爭者之一。