超级电容/电池纲要全解及应用发展趋势

约能源和绿色环保等特点。超级电容器由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。

　　超级电容是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。

　　五、超级电容电池的好处

　　1、充电时间

　　目前充电桩概念很火，但是充一次要五个小时。这个是制约锂电池汽车的最大难题。石墨希超级电容短的让人吃惊，如果和充电桩结合起来，这个效率最起码是锂电池不能比的。根据株洲中车的说明，根据不同的容量和额定工作电压，3伏/12000法拉超级电容在30秒内即可充满电，2.8伏/30000法拉超级电容充电时间在1分钟内。

　　相比活性炭超级电容，石墨烯/活性炭复合电极超级电容能量更大，寿命更长。据说这一技术代表了目前世界超级电容单体技术的最高水平，技术研发持续走在世界前列。

　　2、安全性

　　电池应该都有爆炸的风险。目前各类电池安全措施都很好，除了伪劣电池，爆炸的可能性都很低。在锂离子电池中，带有最大的危险是中间的有机电解质溶剂，以易燃的醚类最多。当电池因为任何原因短路时，电池内能量会在短时间以热的形式释放出来，点燃这些做为溶剂的醚类，引发爆炸。

　　锂离子电池，由于夏天车内温度较高，所以发生爆炸或自燃的可能性很大。超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也没发生爆炸（一网友的描述）。和中国中车株机公司技术中心副总监、宁波超级电容研究所所长阮殿波描述的差不多，"无污染、无爆炸"。

　　3、续航里程

　　2014年12月26号，美国电动汽车制造商特斯拉发布了两年前停产的第一代车型Roadster的升级版，续航里程达到644公里，高出原版60%。特斯拉CEO马斯克称，特斯拉的高性能石墨烯电池，相比目前的容量增长近70%。国内某网站也曾宣称2015年上半年有望量产石墨烯锂电池，但是至今未有下文。

　　一位网友实际测试的结果是"以我们测试的这天为例，早上满电出发，到下午还车，由于驾驶比较激烈，所以虽然一共只开了140多公里，最后剩余电量就只有20%左右。我个人推测在北京这样的大城市使用，它的实际续航里程应该在250-300km公里左右"。据凤凰网报道，一家以色列公司StoreDot达到目标正在发明一项技术使电动车可以在仅仅5分钟的充电后行驶几百英里。目前已运用在消费者手机上，并有望日后应用在电动车上的StoreDot电池。

　　但是在电动车的应用研发上可能需要更长时间。即使一切顺利，至少五年内StoreDot的电池都不太可能完成其电动车应用的商业化进程。根据国内一论文结论，"如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能，笔者认为，石墨烯或者石墨烯复合材料实际用于锂电负极的可能性很小产业化前景渺茫。"

　　在石墨希锂电池未量产之际，石墨希超级电容面世了，3伏/12000法拉超级电容适合用于有轨电车主驱动，单次充电行驶里程可达6公里，2.8伏/30000法拉超级电容适合用于无轨电车主驱动，单次充电行驶里程可从目前的4～6公里提高到8～10公里。论续航能力，超级电容能量密度低，还有提高空间，但是用在公交车上是绰绰有余了。但是网上还有新闻，中上汽车董事长谢镕安介绍，超级电容充电3分钟左右可续驶20公里。这个没有经历过，具体能续航多少没有确切数据。

　　六、超级电容电池的两个电容形式

　　实践过程中，人们为了达到提高电容器的性能，降低成本的目的，经常将赝电容电极材料和双电层电容电极材料混合使用，制成所谓的混合电化学电容器。混合电化学电容器可分为两类，一类是电容器的一个电极采用赝电容电极材料，另一个电极采用双电层电容电极材料，制成不对称电容器，这样可以拓宽电容器的使用电压范围，提高能量密度；另一类是赝电容电极材料和双电层电容电极材料混合组成复合电极，制备对称电容器。

　　1、法拉第赝电容器

　　法拉第赝电容器也叫法拉第准电容，是在电极表面活体相中的二维或三维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。这种电极系统的电压随电荷转移的量呈线性变化，表现出电容特征，故称为"准电容"，是作为双电层型电容器的一种补充形式。原文地址：http：//www.pikacn.com/news/201611/5284.html

法拉第准电容的充放电机理为：电解液中的离