双电层电容器
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雙電層電容器(英語:Electrostatic double-layer capacitor)有時也稱為電雙層電容器,或超级電容器,是拥有高能量密度的电化学电容器,比傳統的电解电容容量高上數百倍至千倍不等,[1]其容量和性能介于电解电容和蓄电池之间。超级电容的吞吐速度可比电池快得多,充放电周期也远多于蓄电池。[2]
一个標準電池大小的电解电容为几十微法拉,但同样大小的EDLC的則可以达到几法拉,差別可達五个数量级。截至在2010年,最高商业化双电层电容器的能量密度为30 W⋅h/kg (0.1 MJ/kg)。高达85 W⋅h/kg的能量密度已在室温实验室实现,但仍然比锂离子电池低,不到鋰電池的 10%[3][4]。2011年,在实验室的雙電層電容器的能量密度提高一個數量级。EDLC的价格亦正在下降:在2000年成本為5,000美元的3 kF电容在2011年只需50美元。
双电层电容器主要用于需要快速充放电/放电周期较多的能源储存领域,而非通用电路元件,特别适用于精密能源控制和瞬间负载设备。在交通运输业中,双电层电容器常用于回馈制动、短期能量存储或突发状况时的电力输送。EDLC也有作为能量储存和動能回收系統设备在车辆使用,另外亦有用於其他小型系統,例如需要快速充/放電的家用太阳能系统。较小的双电层电容器多充当SRAM的备用电源。
超级电容器不使用传统的固体电介质,而使用电静力双层电容器(Electrostatic double-layer capacitor)和电化学赝电容器(Electrochemical Pseudocapacitor)[5],两者都对电容器的总电容量有所贡献,也有一些区别。
传统电解电容器始终存在一个介电层,所谓的电解液(如二氧化锰或导电聚合物)实际上充当着阴极/正极;而双电层电容器的电解液在两电极之间形成离子导体,通过不对称的电极设计使其极化,或因在制造过程中应用的电位差异而被极化。