什么是超级电容？

作者：黑金刚电容    发布时间：2024-12-25 19:57:38  访问量：14  来源：黑金刚电容

什么是超级电容？

定义与基本结构

定义：超级电容(Supercapacitor)，也叫电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的储能装置。它具有比普通电容器更高的能量密度，同时又具备比电池更高的功率密度和更长的充放电寿命。

基本结构：主要由电极、电解质、隔膜和集流体等部分组成。电极材料通常有活性炭、碳纳米管、金属氧化物等。例如活性炭电极，其具有非常高的比表面积，能够提供大量的活性位点来存储电荷。电解质可以是有机电解质、水性电解质等，它在充放电过程中起到离子传输的作用。隔膜用于分隔正负极，防止电极短路，同时允许离子通过。集流体则主要用于收集和传导电流。

工作原理

双电层电容原理（以活性炭电极为例）：当在超级电容的两个电极上施加电压时，电解液中的离子会在电场作用下向电极表面聚集。在活性炭电极表面，由于其巨大的比表面积，离子会在电极 / 电解液界面形成双电层。这个双电层就像是两个紧密排列的电荷层，一层是吸附在电极表面的离子，另一层是在电解液中靠近电极的反离子。电荷的存储主要是通过这种双电层的吸附和脱附来实现的，就好像是在电极表面建立了无数个微小的 “电容器”。

赝电容原理（以金属氧化物电极为例）：除了双电层电容原理外，部分超级电容采用的金属氧化物电极还会涉及赝电容原理。在这种情况下，电极表面会发生快速可逆的氧化还原反应来存储电荷。例如，二氧化钌(RuO₂)电极在充放电过程中，会在表面发生 Ru³⁺/Ru⁴⁺的氧化还原反应，这种氧化还原反应能够快速进行并且是高度可逆的，从而实现电荷的存储和释放。

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