超级电容的工作原理

超级电容（法拉电容、黄金电容）是利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层原理制成的电容器。超级电容器电荷距离远比传统电容器介质材料所能实现的距离更小，活性炭电极表面积成数量级增大，使得超级电容较传统电容器而言有超级大的静电容量，这也是其超级所在。双电层电容器是建立在双电层理论基础之上的。1879 年Helmholz 发现了电化学界面的双电层电容性质；1957 年，Becker 申请了第一个由高比表面积活性炭作电极材料的电化学电容器方面的专利（提出可以将小型电化学电容器用做储能器件）；1962 年标准石油公司(SOHIO)生产了一种6V 的以活性碳(AC)作为电极材料, 以硫酸水溶液作为电解质的超级电容器, 1969 年该公司首先实现了碳材料电化学电容器的商业化; 1979 年NEC 公司开始生产超级电容器( SuperCapacito r), 开始了电化学电容器的大规模商业应用; 随着材料与工艺关键技术的不断突破, 产品质量和性能不断得到稳定和提升, 到了九十年代末开始进人大容量高功率型超级电容器的全面产业化发展时期。在超级电容器的产业化上, 最早是1980 年NEC /Tokin 与1987 年松下三菱的产品. 到20 世纪90 年代, Econd 和ELIT 推出了适合于大功率启动动力场合的电化学电容器. 如今, Panasonic、NEC、EPCOS、Maxwell、NESS 等公司在超级电容器方面的研究均非常活跃。目前美国、日本、俄罗斯的产品几乎占据了整个超级电容器市场, 各个国家的超级电容量器产品在功率、容量、价格等方面都自己的特点和优势。电容器不同于电池, 在充放电时不发生化学反应, 电能的储存或释放是通过静电场建立的物理过程来完成的, 电极和电解液几乎不会老化, 因此使用寿命长, 并且可以实现快速充电和快速大电流放电。产生正负电荷, 在两极板电荷产生的电场作用下, 电解液中的电荷会重新分布, 并在与电极的接触界面上形成以极短间隙排列在相反位置上的相反电荷, 以平衡电解液内电场, 从而形成特殊的双电层电荷分布结构超级电容器是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的, 它每克的表面积可高达2 000 平方米。而超级电容器中电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定的, 其值小于10 埃。巨大的表面积加上电荷之间非常小的距离, 使得超