超級(jí)電容器（supercapacitor）又稱(chēng)為電化學(xué)電容器，電化學(xué)超級(jí)電容器，或賽米克電容器，它是一種高能量密度的電池儲(chǔ)能設(shè)備。與傳統(tǒng)電池不同，超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理是基于吸附/脫附電荷的表面現(xiàn)象，它可以快速充放電，具有高效率、長(zhǎng)壽命、低內(nèi)阻等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、汽車(chē)、飛機(jī)等領(lǐng)域。
超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理
超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理是基于兩種存儲(chǔ)電荷的機(jī)制，即雙層電容和偽電容。以下分別進(jìn)行介紹：
1. 雙層電容
雙層電容是一種靜電存儲(chǔ)器件，它只有表面電荷存儲(chǔ)，內(nèi)部不存儲(chǔ)電荷。當(dāng)電極表面與電解液接觸時(shí)，電荷在電極和電解液之間產(chǎn)生了一層雙分子層。正極電壓吸引電解液中的陰離子，而負(fù)極電壓則吸引陽(yáng)離子，這些離子在電極表面形成了一個(gè)類(lèi)似于電容器的結(jié)構(gòu)。
由于雙分子層的特性，雙層電容器具有高電容和低內(nèi)阻的特點(diǎn)。電荷層的厚度主要決定了儲(chǔ)能量，厚度越大，電容量越大。因此，超級(jí)電容器通常采用高比表面積的材料，以最大程度地增加表面積和電荷層容量，以提高儲(chǔ)能量。
2. 偽電容
偽電容是指儲(chǔ)存在非雙層電容中的電荷存儲(chǔ)機(jī)制，主要是通過(guò)電化學(xué)剝離和引入離子的方式儲(chǔ)存電荷。在偽電容電極中，電荷通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在活性材料表面或內(nèi)部的孔洞中存儲(chǔ)?；钚圆牧系倪x擇對(duì)于儲(chǔ)能特性和周期性性能有重要影響，例如，某些金屬氧化物、碳材料和高分子材料都具有優(yōu)良的偽電容特性。
超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)和性能
超級(jí)電容器主要由正負(fù)極和電解液組成，正極和負(fù)極之間通過(guò)質(zhì)子交換膜隔開(kāi)，電解液通常選擇充有離子的溶液，如硫酸銅或硫酸鉀，以提供電荷儲(chǔ)存介質(zhì)。由于超級(jí)電容器的雙層電容和偽電容儲(chǔ)能特性，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1. 高能量密度：比傳統(tǒng)蓄電池能量密度高10~100倍。
2. 快速充放電：可以在幾秒鐘內(nèi)完成充放電過(guò)程。
3. 長(zhǎng)壽命：由于其結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單，使用壽命通常高達(dá)10萬(wàn)次以上。
4. 耐高溫：不會(huì)出現(xiàn)正負(fù)短路損壞或煙霧爆炸現(xiàn)象。
總結(jié)
超級(jí)電容器因?yàn)槠涓吣芰棵芏?、快速充放電、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)、電子設(shè)備等領(lǐng)域。其儲(chǔ)能機(jī)制主要依賴(lài)于雙層電容和偽電容的存儲(chǔ)機(jī)制，采用了各種不同的活性材料和電解液以提高儲(chǔ)能特性。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，超級(jí)電容器的性能和成本將進(jìn)一步得到提高和優(yōu)化。