超級電容器可稱為大容量電容器、儲能電容器、（黃）金電容器、雙電層電容器或法拉電容器，其英文名稱為EDLC，即ElectricDoubleLayerCapacitors，俗稱UltraCapacitors、GOLDCapacitors、SuperCapacitors，以法拉為單位，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種功率型電子元器件。它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。相比蓄電池而言，超級電容器作為新型儲能裝置具有適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、溫度特性好、使用壽命長、可快速充電等諸多優(yōu)點。

目前，超級電容器在汽車、鐵路、通訊、電力、國防、消費(fèi)電子等應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價值與市場潛力，受到世界上很多國家的廣泛關(guān)注。作為一種無源器件，超級電容的特性介于普通電容器和電池之間，不僅具有大電流快速充放電的特性，還具有電池存儲能量特點，可重復(fù)使用，而且壽命長。超級電容（SC）釋放電流是因為導(dǎo)體間的移動電子，而非單純的化學(xué)反應(yīng)。隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的進(jìn)一步普及，人們對生態(tài)環(huán)境和綠色能源重視度提高，作為一種新型的儲能元件，超級電容由于不可替代的優(yōu)越性，受到人們越來越多的重視，工程師已經(jīng)開始在需要高功率，高效率方案設(shè)計中使用超級電容器來代替蓄電池。

超級電容的結(jié)構(gòu)與工作原理

（1）超級電容的結(jié)構(gòu)

圖2為超級電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，超級電容器結(jié)構(gòu)中，多孔電極一般使用活性炭粉、活性炭、活性炭纖維等。電解質(zhì)使用有機(jī)電解質(zhì)，如碳酸亞丙酯或四氯化鈦。多孔活性炭具有較大的表面積，在電解質(zhì)中吸附電荷，這可以儲存大量靜電電荷。相比蓄電池而言，盡管超級電容能量密度較小，但此種存儲能量的方法可以替代傳統(tǒng)電池在儲能方面的不足，也可以應(yīng)用在需要短時高峰值電流的場合。

（2）超級電容工作原理

超級電容是利用雙電層原理的電容器，當(dāng)給超級電容器的兩個極板外接電壓時，正電極和負(fù)電極分別存儲不同極性電荷，這與普通電容原理相同。超級電容器電荷運(yùn)動在雙極板上產(chǎn)生電場，由于電場力作用，在電極與電解質(zhì)之間的界面處形成了相反的電場，以此來平衡電解質(zhì)的內(nèi)部電場。正電荷與負(fù)電荷處于兩個不同極性之間的短間隙接觸面上，其中電荷分布層稱為雙電層，電容量非常大。當(dāng)電解質(zhì)的氧化還原電極電勢高于兩極板之間的電勢時，電解質(zhì)不會與電解質(zhì)界面上的電荷分離，超級電容器為正常工作狀態(tài)。如果電解質(zhì)的氧化還原電極電勢低于電容兩端的電壓，電解質(zhì)將與界面的電荷分解，這樣將是異常狀態(tài)。若正極板和負(fù)極板上儲存的電荷通過外部電路放電，超級電容器電解質(zhì)界面處的電荷量逐漸減小。由此可知：超級電容器的充放電是物理過程，無復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，所以相比化學(xué)反應(yīng)的蓄電池，其性能更穩(wěn)定。

（3）超級電容的特點

①體積小、容量大：相比同體積的電解電容而言，超級電容的電容量大許多倍。超級電容器的可極化電極使用活性炭粉和活性炭纖維，增加了電極與電解液接觸的面積，由于兩極板的表面積與電容量成正比超級超級電容，這就使電容的容量增大。通常超級電容器的容量很容易超過1F，和一般的電容容量相比其范圍擴(kuò)大了3~4個數(shù)量級，單體超級電容目前的容量最大可達(dá)到60000F。

②充放電壽命長：其充放電次數(shù)可達(dá)到50萬次左右，超級電容器充放電是一種可以反復(fù)充、放電，且可循環(huán)的物理過程。

③可提供很大的放電電流。

④較強(qiáng)的充放電能力：可快速充電，也可大電流放電。超級電容可以在大電流下，數(shù)十秒或者數(shù)分鐘內(nèi)快速完成充電。

⑤工作溫度范圍寬：超級電容正常工作溫度范圍為-40~+70℃，相反，若蓄電池在低溫或者高溫環(huán)境下將很難正常工作。