電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）電容是一類(lèi)常見(jiàn)的器件，在各種電路、各種設(shè)備中都有著廣泛的應(yīng)用。不同的電壓等級(jí)和不同容值下，有很多種電容類(lèi)別，從小容值到大容值大致上分為陶瓷電容、薄膜電容、鋁電解電容。

而在超高容值范圍里還有目前比較有話題度的雙電層電容，也就是常說(shuō)的超級(jí)電容。超級(jí)電容是一種全新的儲(chǔ)能裝置，是一種介于電容和電池之間的特殊電容，既有著電容的特性又有著電池的特性，在很多新領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

超級(jí)電容建立在界面雙電層理論基礎(chǔ)上，在介質(zhì)中插入兩個(gè)電極并在其間施加一個(gè)小于介質(zhì)分解電壓的電壓值，此時(shí)正負(fù)離子會(huì)分別在兩個(gè)電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層。它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的極化電荷相似，可以產(chǎn)生電容效應(yīng)，同時(shí)又由于緊密的電荷層間距比普通電容電荷層間的距離小得多，因而具有比普通電容更大的容量。

雙電層超級(jí)電容的電極、電解質(zhì)材料是關(guān)鍵，材料制約了目前超級(jí)電容的上限。電極通常是采用碳基多孔材料以獲得更大的表面積，從而有利于容值的提升。同時(shí)，這些碳基多孔材料往往吸濕性很高，在使用壽命和可靠性上相當(dāng)有保障。通過(guò)不同的工藝，這些由特殊電極材料制程的超級(jí)電容有的在電壓承載能力上很出眾，有的在電容量和功率密度上更進(jìn)一步。

現(xiàn)在也有用金屬氧化物和聚合物做電極材料的超級(jí)電容，因?qū)щ娦阅艿膬?yōu)秀這些超級(jí)電容往往有很高的能量密度。不過(guò)目前這些還處于研發(fā)階段，離商業(yè)化還有很長(zhǎng)的距離。

目前超級(jí)電容的應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)很多領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能電表、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和汽車(chē)電子設(shè)備中都已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)使用超級(jí)電容的用例。這些應(yīng)用主要是利用超級(jí)電容快速充放電以及可以提供瞬時(shí)功率輸出的特點(diǎn)。尤其在汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域，超級(jí)電容的特性被寄予厚望。

汽車(chē)超級(jí)電容的應(yīng)用一直備受期待，現(xiàn)階段超級(jí)電容由于能量密度過(guò)低，不到鋰電池的5%，雖然不適合作為主電源，但是作為主電源的補(bǔ)充大有可為。在12V電氣系統(tǒng)下，超級(jí)電容依靠高功率密度優(yōu)勢(shì)可以作為安全冗余電源在電控制動(dòng)、智能座艙等場(chǎng)景下應(yīng)用，大大減少電子器件失效的風(fēng)險(xiǎn)。

12V系統(tǒng)的主電源也有使用超級(jí)電容的趨勢(shì)，這樣可以替代鉛蓄電池，在實(shí)現(xiàn)汽車(chē)高功率啟動(dòng)的同時(shí)還能回收制動(dòng)能量。既能解決啟停不順暢的問(wèn)題也能降低能量損耗、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。根據(jù)Frost&Sullivan調(diào)研數(shù)據(jù)，超級(jí)電容在汽車(chē)啟停上的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料1%-5%、減少污染排放30%-40%。48V電氣系統(tǒng)現(xiàn)在正熱，超級(jí)電容在48V系統(tǒng)中用作線控電源的需求也開(kāi)始凸顯。高功率密度和響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)可以保證線控系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

可以說(shuō)在汽車(chē)應(yīng)用這個(gè)高增長(zhǎng)領(lǐng)域里，超級(jí)電容和鋰電池的組合能夠互相發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，為汽車(chē)電子系統(tǒng)強(qiáng)化各方面性能。

超級(jí)電容另一個(gè)大的應(yīng)用方向是儲(chǔ)能，尤其是功率型儲(chǔ)能?，F(xiàn)在混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中，開(kāi)始需要能夠進(jìn)行調(diào)頻，減少電力系統(tǒng)常規(guī)機(jī)組的調(diào)頻壓力。這意味著在輸配電側(cè)、用電側(cè)都需要使用功率型儲(chǔ)能器件提供短時(shí)、高功率的峰值脈沖。在發(fā)電側(cè)中超級(jí)電容作為短時(shí)儲(chǔ)能裝置抑制入網(wǎng)時(shí)帶來(lái)的功率波動(dòng)影響；和鋰離子電池組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰、調(diào)頻模式切換。

在輸配電側(cè)中超級(jí)電容用于變電站調(diào)頻，在配電終端后備電源，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大波動(dòng)時(shí)超級(jí)電容也能在瞬時(shí)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)頻。而且超級(jí)電容用作備用電源在緊急情況下解決用電問(wèn)題也是不錯(cuò)的選擇。

雖然超級(jí)電容真正商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用還在起步階段，但是超級(jí)電容在這些高增長(zhǎng)領(lǐng)域里的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯，市場(chǎng)規(guī)模也將穩(wěn)步擴(kuò)大。就目前市面上的超級(jí)電容產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，還需要不斷優(yōu)化產(chǎn)品的不完善之處，比如不斷提升能量密度、降低儲(chǔ)能成本。在產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作下，超級(jí)電容的市場(chǎng)前景值得期待。