超級(jí)電容電池是在超級(jí)電容器的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的一種電池，這種電池具有非常顯著的特點(diǎn)，是比傳統(tǒng)電池更加強(qiáng)勢(shì)一種電池，優(yōu)勢(shì)非常多，在許多方面的應(yīng)用非常的多，比如說在新能源汽車、有軌電車等等，都可以見到超級(jí)電容電池的影子。

對(duì)于一些理工科的人來講，可能對(duì)電容都或多或少有一定的了解，就算是普通的人，可能也見過電容，因?yàn)樵谖覀兊默F(xiàn)實(shí)生活中，經(jīng)常能夠見到電容的影子，不過超級(jí)電容電池并不是那么多人知曉，超級(jí)電容電池是在超級(jí)電容器的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的一種電池，這種電池具有非常顯著的特點(diǎn)，是比傳統(tǒng)電池更加強(qiáng)勢(shì)一種電池，優(yōu)勢(shì)非常多，在許多方面的應(yīng)用非常的多，比如說在新能源汽車、有軌電車等等，都可以見到超級(jí)電容電池的影子，可以這么說，超級(jí)電容電池的出現(xiàn)以及發(fā)展，必將會(huì)帶來再次的工業(yè)革命，極大的提高某些方面的運(yùn)作能力。

超級(jí)電容電池

一、電容的種類

由于絕緣材料的不同，所構(gòu)成的電容器的種類也有所不同：按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。按介質(zhì)材料可分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無極性電容。我們最常見到的就是電解電容。從原理上分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等。從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等。

1、電解電容

兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊，轉(zhuǎn)捆后浸泡在電解液（含酸性的合成溶液）中，容量大，高頻特性不好。

2、獨(dú)石電容

體積比CBB更小，其他同CBB，有感。

3、云母電容

云母片上鍍兩層金屬薄膜，容易生產(chǎn)，技術(shù)含量低，體積大，容量小，（幾乎沒有用了）。

4、陶瓷電容

用陶瓷作介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后燒成銀質(zhì)薄膜做板極制成，它的特點(diǎn)是體積小，耐熱性能好，損耗小，絕緣電阻高，但容量小，適宜用于高頻電路。

5、基層電容

鐵電陶瓷電容容量較大，但是損耗和溫度系數(shù)較大，適宜用于低頻電路。薄瓷片兩面渡金屬膜銀而成，體積小，耐壓高，價(jià)格低，頻率高（有一種是高頻電容），易碎！容量低。

6、CBB電容

2層聚乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成。

7、無感CBB電容

2層聚丙乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成，無感，高頻特性好，體積較小，不適合做大容量，價(jià)格比較高，耐熱性能較差。

二、超級(jí)電容器是傳統(tǒng)電容的升級(jí)

平板電容器是由兩個(gè)彼此絕緣的金屬電極板組成，電容量與電極板的面積成正比，與電極板之間的間隙大小成反比。超級(jí)電容的結(jié)構(gòu)類似于平板電容，其電極為多孔碳基材料，該材料的多孔結(jié)構(gòu)使它每克重量的表面積可達(dá)幾千平方米，而電容電荷分隔的距離由電解質(zhì)中的離子大小決定。巨大的表面積加上電荷間極小的距離，使得超級(jí)電容具有很大的容量，超級(jí)電容單體的容量可從1法拉至幾千法拉不等。

與傳統(tǒng)電池相比，超級(jí)電容具有許多優(yōu)點(diǎn)：充電速度快，10秒~10分鐘即可充至其額定容量的95%以上；功率密度達(dá)（102~104）W/kg，是鋰電池的10倍左右；大電流放電能力強(qiáng)；循環(huán)使用次數(shù)達(dá)10~50萬次，壽命長(zhǎng)；安全系數(shù)高，長(zhǎng)期使用免維護(hù)。但與主流硫電池相比仍面臨成本高、能量密度低的劣勢(shì)。

三、超級(jí)電容器可作為電池的替代品

在某些應(yīng)用中，超級(jí)電容是電池的替代品；還有一些應(yīng)用中，超級(jí)電容為電池提供支持。有些情況下，超級(jí)電容可能無法存儲(chǔ)足夠的能量，此時(shí)就有必要使用電池了。例如，當(dāng)環(huán)境能源（例如太陽(yáng)）為間歇式時(shí)，如在夜間，則存儲(chǔ)的能量不僅要用于提供峰值功率，而且還要支撐應(yīng)用更長(zhǎng)的時(shí)間。

如果所需峰值功率超過了電池可以提供的量（如在低溫下做GSM呼叫或小功率傳輸），則電池可以用小功率為超級(jí)電容充電，而超級(jí)電容來提供大的脈沖功率。這種結(jié)構(gòu)還意味著電池永遠(yuǎn)不會(huì)深度循環(huán)，從而延長(zhǎng)了電池壽命。超級(jí)電容存儲(chǔ)物理電荷，而不是像電池那樣的化學(xué)反應(yīng)，因此超級(jí)電容實(shí)際有無限的循環(huán)壽命。

當(dāng)超級(jí)電容從一只電池充電來提供峰值功率脈沖時(shí)，各個(gè)脈沖之間存在著一個(gè)重要的間隔，如果脈沖相距過近，則讓超級(jí)電容總是處于充電狀態(tài)會(huì)更有效率。但如果脈沖間距不太近，則能效更高的辦法是在峰值功率事件以前為超級(jí)電容充電。

這個(gè)間隔取決于多種因素，包括超級(jí)電容在達(dá)到均衡泄漏電流以前吸納的電容、超級(jí)電容的自放電特性，以及電路為了提供給峰值功率事件而從超級(jí)電容拉出的電荷。只有當(dāng)你預(yù)先知道峰值功率事件的來臨時(shí)間，這種選擇才是有效的，而不能用于對(duì)不可預(yù)測(cè)事件的反應(yīng)，如電池失效或外部刺激。

四、超級(jí)電容電池與超級(jí)電容器

超級(jí)電容電池又叫雙電層電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內(nèi)燃機(jī)尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內(nèi)燃機(jī)的新型能源裝置。

超級(jí)電容是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，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，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能。

五、超級(jí)電容電池的好處

1、充電時(shí)間

目前充電樁概念很火，但是充一次要五個(gè)小時(shí)。這個(gè)是制約鋰電池汽車的最大難題。石墨希超級(jí)電容短的讓人吃驚，如果和充電樁結(jié)合起來，這個(gè)效率最起碼是鋰電池不能比的。根據(jù)株洲中車的說明，根據(jù)不同的容量和額定工作電壓，3伏/12000法拉超級(jí)電容在30秒內(nèi)即可充滿電，2.8伏/30000法拉超級(jí)電容充電時(shí)間在1分鐘內(nèi)。

相比活性炭超級(jí)電容，石墨烯/活性炭復(fù)合電極超級(jí)電容能量更大，壽命更長(zhǎng)。據(jù)說這一技術(shù)代表了目前世界超級(jí)電容單體技術(shù)的最高水平，技術(shù)研發(fā)持續(xù)走在世界前列。

2、安全性

電池應(yīng)該都有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。目前各類電池安全措施都很好，除了偽劣電池，爆炸的可能性都很低。在鋰離子電池中，帶有最大的危險(xiǎn)是中間的有機(jī)電解質(zhì)溶劑，以易燃的醚類最多。當(dāng)電池因?yàn)槿魏卧蚨搪窌r(shí)，電池內(nèi)能量會(huì)在短時(shí)間以熱的形式釋放出來，點(diǎn)燃這些做為溶劑的醚類，引發(fā)爆炸。

鋰離子電池，由于夏天車內(nèi)溫度較高，所以發(fā)生爆炸或自燃的可能性很大。超級(jí)電容器，充滿電后用射釘槍打，使其短路，任何反應(yīng)都沒有；放火上燒，不銹鋼外殼快燒紅了，也沒發(fā)生爆炸（一網(wǎng)友的描述）。和中國(guó)中車株機(jī)公司技術(shù)中心副總監(jiān)、寧波超級(jí)電容研究所所長(zhǎng)阮殿波描述的差不多，“無污染、無爆炸”。

3、續(xù)航里程

2014年12月26號(hào)，美國(guó)電動(dòng)汽車制造商特斯拉發(fā)布了兩年前停產(chǎn)的第一代車型Roadster的升級(jí)版，續(xù)航里程達(dá)到644公里，高出原版60%。特斯拉CEO馬斯克稱，特斯拉的高性能石墨烯電池，相比目前的容量增長(zhǎng)近70%。國(guó)內(nèi)某網(wǎng)站也曾宣稱2015年上半年有望量產(chǎn)石墨烯鋰電池，但是至今未有下文。

一位網(wǎng)友實(shí)際測(cè)試的結(jié)果是“以我們測(cè)試的這天為例，早上滿電出發(fā)，到下午還車，由于駕駛比較激烈，所以雖然一共只開了140多公里，最后剩余電量就只有20%左右。我個(gè)人推測(cè)在北京這樣的大城市使用，它的實(shí)際續(xù)航里程應(yīng)該在250-300km公里左右”。據(jù)鳳凰網(wǎng)報(bào)道，一家以色列公司StoreDot達(dá)到目標(biāo)正在發(fā)明一項(xiàng)技術(shù)使電動(dòng)車可以在僅僅5分鐘的充電后行駛幾百英里。目前已運(yùn)用在消費(fèi)者手機(jī)上，并有望日后應(yīng)用在電動(dòng)車上的StoreDot電池。

但是在電動(dòng)車的應(yīng)用研發(fā)上可能需要更長(zhǎng)時(shí)間。即使一切順利，至少五年內(nèi)StoreDot的電池都不太可能完成其電動(dòng)車應(yīng)用的商業(yè)化進(jìn)程。根據(jù)國(guó)內(nèi)一論文結(jié)論，“如果綜合考量材料成本、生產(chǎn)工藝、加工性和電化學(xué)性能，筆者認(rèn)為，石墨烯或者石墨烯復(fù)合材料實(shí)際用于鋰電負(fù)極的可能性很小產(chǎn)業(yè)化前景渺茫。”

在石墨希鋰電池未量產(chǎn)之際，石墨希超級(jí)電容面世了，3伏/12000法拉超級(jí)電容適合用于有軌電車主驅(qū)動(dòng)，單次充電行駛里程可達(dá)6公里，2.8伏/30000法拉超級(jí)電容適合用于無軌電車主驅(qū)動(dòng)，單次充電行駛里程可從目前的4～6公里提高到8～10公里。論續(xù)航能力，超級(jí)電容能量密度低，還有提高空間，但是用在公交車上是綽綽有余了。但是網(wǎng)上還有新聞，中上汽車董事長(zhǎng)謝镕安介紹，超級(jí)電容充電3分鐘左右可續(xù)駛20公里。這個(gè)沒有經(jīng)歷過，具體能續(xù)航多少?zèng)]有確切數(shù)據(jù)。