超级电容
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超级电容范文第1篇
超级电容是近年发展快速的一种大容量储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、效率高、使用寿命长、清洁环保等特点。超级电容具有90%以上的充放电效率，充放电电流可达数安培至数百安培，充放电寿命可达10万次以上。超级电容器的应用领域很广，在通讯、电子、铁路、航空以及军事等领域起的作用越来越大。当今环境问题越来越受到重视，超级电容器在电动汽车和混合式动力车上的前景广阔，其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源。本文将超级电容应用于电动自行车上，其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源，以满足电动自行车在启动、加速、爬坡或加载时的高功率要求。
1 超级电容充电器的设计
超级电容器在使用中，应该要注意以下问题：①超级电容器有固定的极性，在使用前注意确认其极性。②超级电容器需要在标称电压下使用：当工作电压超过标称电压的时侯会导致其电解液的分解，电容器发热，容量也随着下降，内阻增加，寿命将缩短。③超级电容器不能在高频充放电电路中使用，在高频率的充放电电路下，会导致电容器内部发热更多，容量衰减，内阻增加，甚至会导致电容器的性能崩溃。④当多个超级电容器串联使用时，存在单体间的电压均衡问题。单纯的串联使用会导致某些单体电容器过压，整体性能会受到影响，甚至会损坏这些电容器。根据以上对超级电容特性的分析，超级电容不能过电压充电，但是可以承受大电流充电，所以本次设计采用了大电流恒压充电。主要过程为由220V/50Hz的交流市电经过变压器变压、桥式整流，电容滤波，然后用L4970大功率稳压芯片稳定输出30V电压，给超级电容进行充电。设计方案框图如图1示。
图1 超级电容充电方案图
2 超级电容充电电路的设计
本设计对30V/50F的超级电容进行充电。若采用5A大电流充电，假设超级电容的开始电压为0，由公式Q=CU=It，可以计算出充电时间为5分钟。这完全符合充电时间短的要求。基于此本次设计了一个输出电压为36V的恒压充电电源给超级电容充电。图2所示为超级电容充电电路。
本次设计整流部分采用桥式整流电路，运用四个二极管的单向导电作用整流。二极管D1、D3和D2、D4两两轮流导通，在正半周D1、D3导通，D2、D4截止；在负半周，D1、D3截止，D2、D4导通。桥式整流电路的优点是输出电压较高，纹波电压小，二极管承受的最大反向电压低。因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。
由于充电器要求充电时间短，充电器必须要输出大功率，此处选用的整流二极管其最大正向平均整流电流为10A，最大正向电压1V。它具有反向漏电流低，正向浪涌承受能力较强，导通压降低等优点，满足此处整流的需求。当以最大电流为10A充电时，单个二级管的正向导通压降为1V，则功耗有10W。得到的直流电压V3=0.9V2。
滤波电路采用电容式滤波，并联的电容C在电源供给的电压升到时，能把部分能力存储起来；当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，达到平波的作用。滤波部分选用两个3.3mF/50V的电容C1、C2滤波。
为了得到稳定的电压输出，选择了L4970大功率稳压芯片进行稳压，L4970是由DMOS开关功率管，混合式COMS等集成电路制成的开关芯片，能够承受最大输出10A电流；开关频率高，可达400kHz，此处选择200kHz，电源效率高，减小了滤波电容的体积；输入输出压差低，约为1.1V，使其自身的耗能低，效率可以达到95%；输入电压范围为15V-50V；输出电压可在5.1V-40V范围内调动；有软启动、限流保护、过热保护、欠压锁定、PWM锁定和掉电复位等电路组成。芯片的工作过程为：首先把输出电压V0或经R1、R2和W组成的取样电路的反馈电压Vf和5.1V的基准电压比较，产生的误差电压和Vr、VJ比较获得PWM信号，信号经过非门驱动DMOS功率管，外接L、VD和C构成降压电路，得到稳定输出电压。1脚和2脚接锯齿波振荡器外部定时电阻R4和电容C9，频率此处取200kHz，工作效率可以达94%。接3脚的R1和R2构成分压器，用以设定复位阀值电压VIL为11V，当VIL不大于11V时，输出V0=0，复位输出=0。4脚LED亮着表示正常输出。5脚C6为复位延迟电容。6脚C10为自举电容，用于升功率驱动级电压，使功率管获大电流输出。7脚C11和R5构成吸收网络，限制储能电感L当功率开关管关断瞬间产生的尖峰电压，VD为续流的作用。8脚为通用接地端。9脚为稳压输入端。10脚R3和C8构成误差放大器的频率补偿网络，C7用于高频补偿。11脚为反馈的调节输入端。12脚C5为软启动电容。13脚同步输入端，用于多片同时使用。14脚C4和15脚的C3为芯片内部+5.1V和+12V基准电压的滤波电容。
L4970A工作在200kHz的频率下，它的工作效率为94%。此时定时电阻R4取16kΩ，定时电容C9取220pF。开关频率和自举电容C10的对应关系为200kHz，0.22 uF。储能电感L一般取值40uH-150uH，设计中选取120uH。当输出电压取30V即大于22V，频率取为200kHz时，效率可以达到94%。想要得到30V的输出电压，电阻R8取20kΩ，R9一般取4.7kΩ。由公式U0=（Rs+W+R9）×5.1/R9，计算得出电阻W的取值为2.9kΩ。
充电器从市电220V/50Hz交流输入，通过变压器后得到36V的交流电。查L4970A芯片资料可知其在温度小于120℃的时候最大功耗Pu=30W，给超级电容以5A/30V充电的功率Po=150W，10A10整流二极管导通导通时压降为1V，电流为5A，所以其两个二极管导通时的管耗为Pb=10W。L4970A的效率为94%，超级电容充电效率90%，综合效率约为85%。由公式
计算得出变压器容量Sc=224VA。由此可以选取容量为0.25kVA的变压器作为本设计的变压器。
3 超级电容放电控制电路的设计
本设计主要采用集成电路LM339构成的超级电容的放电控制电路，LM339由四个电压比较器组成，由于其两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，选用LM339在此处做信号检测能够达到比较理想的效果。LM339由四个电压比较器组成了电动自行车控制电路的调速电路，过流保护电路、欠压保护电路和刹车电路。
4 超级电容的放电实验
本次试验采用的是30V/50F的超级电容，通过在实验室的试验，超级电容的满充电压为30V，充电时间大概8分钟。试验的电动自行车电机的额定电压为30V。超级电容器的容量为50F，为了增加超级电容的容量，我们采用了两个30V超级电容并联放电，但是结果并不理想，只能跑1000m左右。后来又加了两个30V/60F的超级电容，容量变大了，车程也相应的增加到3km左右。
参考文献：
[1]唐小洪，唐金勇.基于MSP430单片机的电动自行车充电器设计[J].电气技术与自动化，2009，38（5）：153-155.
[2]刘龙江，白志峰，曹秉刚.一种电动汽车用的超级电容控制器[J].电子元器件应用，2003，5（3）：7-9.
[3]赵坤，等.车载超级电容储能系统间接电流控制策略[J].电工技术学报，2011，26（9）：124-129.
超级电容范文第2篇
关键词:EDLC超级电容 直流UPS电源 储能
中图分类号:TM53 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0133-02
在各种UPS不间断供电电源系统中,通常采用可反复充电蓄电池作为直流电源系统的后备电源。UPS不间断供电电源往往是在供配电网突然断电或供配电电网电压出现瞬时跌落等运行工况状态时的最初几秒到几分钟内起稳定供电电能的作用,即已充满电能的蓄电池在这段时间内提供直流系统对应的电能资源。由于充电蓄电池存在综合使用寿命较短、需定期进行性能维护、以及对运行环境温度等影响因素较敏感等不足,导致UPS直流供电电源在实际运行过程中,需要时刻监视蓄电池的运行性能状态,即不能进行大电流直接充放电,又要避免在UPS系统中引入感性负载(如电动机)等。因此,充电蓄电池自身所存在的缺点是限制UPS不间断电源快速发展的重要制约因素。超级电容器是在近几十年的发展过程中,取得了较为良好的研究成果和应用效果,其是一种集常规电容器与化学电池间二者性能为一体的新型储能电子元器件。它不仅具备传统电容器的放电功率性能,同时也具备化学电池应有的电荷储备功能。随着电源技术研究的进一步深入,超级电容器其容量可达数千法拉,与常规可充电蓄电池相比,其具有性能优越、能源转换效率高、实用环保等功能,在UPS不间断直流电源系统中,具有较大的理论研究和实际推广应用前景[1]。
1 蓄电池直流操作电源系统主要问题
在航空、电网、医疗、铁路、工业等领域,UPS不间断电源作为直流系统后备电源,在供配电网系统发生突然停电或者电压瞬时跌落过程中的稳定供电电源,对确保整个直流供电系统安全稳定、准确可靠的供电方面具有较大的应用价值。目前,直流操作电源系统中普遍采用反复充电蓄电池作为后备电源,也就是说蓄电池后备直流操作电源系统是用蓄电池来完成储能,当交流电正常且整流器完好时,蓄电池会通过对应整流装置和放电电路提供相应电流来补充电网系统中冲击负荷的影响,确保直流系统供电安全可靠性;另外,当交流电源突然停电或整流装置发生故障后,蓄电池会通过放电回路向重要负荷、事故负荷、以及冲击负荷等停电保护等级较高的负荷提供直流电能资源。以蓄电池为储能元件的直流操作电源在很多工程领域中得到广泛应用,同时也发挥较为良好的应用效果。但实际工程应用中发现,很多蓄电池生产厂商为推销密封铅酸蓄电池,均在设备外壳上加上了“免维护”等标识,这给实际UPS直流电源系统维护工作人员带来许多误区,加上现场蓄电池维护较为繁杂,维护不方便,这就导致工作人员在实际工作中放松了对蓄电池的日常维护管理工作力度,如密封铅酸蓄电池没有按照相关规定要求进行活化试验、蓄电池运行环境温度变化较大、以及使用过程中出现充放电电流过大、带感性负载等。由于UPS不间断直流系统在使用过程中,充电蓄电池存在管理不善等问题,随着使用时间加长,极板活性物质出现大量脱落,容量也大大下降,其输出能力大大降低,有的甚至不能满足断路器合闸等保护控制要求,直接影响到UPS直流电源的使用性能水平。从大量统计数据资料表明,目前12V系列铅酸蓄电池其平均使用寿命大约只有3～4年,因此,直流UPS不间断电源的供电安全可靠性问题值得进一步加深研究[2]。
2 超级电容代替蓄电池的可行性分析
目前,工程中应用的超级电容器主要包括EDLC双电层电容器和电化学电容器两大类。其中,EDLC超级电容器是一种高能量密度的无源储能电子元件,其多孔化电极主要采用活性炭粉和活性炭纤维,而且电解液则采用有机电解质,整个储能性能相当优越。EDLC超级电容器在工作时,其可以在可极化电极和电解质溶液间界面上形成了双电层中聚集大量的电容量,从而提高电容器的电荷储存效率。EDLC超级电容器具有极大的电容量,同时可以储存很大的静电负荷,也就是说EDLC超级电容器其储能性能是介于常规电容器与化学电池间的新型高效储能元件。超级电容与常规铅酸充电蓄电池间的特性比较如表1所示。
由表1可知,EDLC超级电容与常规铅酸蓄电池相比,其不仅具有材料无毒、环保性好、使用寿命较长、对使用环境要求较低、以及可提供大电流充放等优点,同时其还具有真正免维护性能,在直流操作电源事故负荷较小或特性指标要求不是太高的工程领域,其工作性能完全可以代替常规铅酸蓄电池作为直接UPS不间断电源的储能设备,以提高UPS不间断供电电源系统运行安全可靠性,减少常规铅酸电池UPS点烟系统定期维护麻烦和提高使用环境适应性能。
3 基于超级电容器组的不间断电源设计
由于EDLC超级电容在生产制造等过程中,会造出其内部参数存在不一致问题,这就可能导致UPS电源在充放电过程中,由于内部参数不一致引起超级电容器工作电压发生不平衡,严重影响到整个UPS电源系统的供电安全性、可靠性、供电电能质量和使用寿命。因此,EDLC超级电容在使用过程中,需要对其进行均压处理。基于EDLC超级电容的直流UPS不间断电源系统,其主要由电源切换电路、逆变整流器、蓄能控制电路(充放电电路)、超级电容器模组、嵌入式处理器测控电路等共同组成,其逻辑组成方案如图1所示。
超级电容范文第3篇
关键词：风力发电;超级电容模组;设计;制作
中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：
1引言
风力发电变桨距控制系统在市电正常时，依靠市电供电，为了保证当市电停止后，风力发电变桨距控制系统仍然可以工作一段时间，需要为系统提供一定工作能量的储能装置。储能装置储存能量的大小，根据用电设备的功率和备用时间确定。有一些储能装置采用蓄电池等作为储能装置，其主要缺点是重量较重、体积较大、循环寿命短、维护成本较高，同时充放电效率低，对工作温度要求也较严格。
超级电容也叫做电化学电容器，是近期发展起来的一种新型储能元件，它既像静电电容一样具有很高的放电功率，又像电池一样具有很大的电荷储存能力，使得这两种元件之间找到了一个最佳的结合点。它性能稳定，比容量为传统电容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/Kg，循环寿命大于105次，可存储的能量比传统电容要高得多，并且充电快速。由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。
超级电容模组是由单只超级电容串联并配以均压电路组合而成的，具有超级电容的优点并且具有一定的耐压的电容器体。超级电容模组的出现，就可以很好的弥补铅酸电池等储能器件的缺陷，工作温度范围宽（-40℃到+70℃），解决了铅酸电池在室外寒冷条件下使用效率大大降低的问题。充放电循环50万次，大大提升了储能器件的使用寿命。充放电速度快，无记忆效应，大电流放电几乎对超级电容寿命无影响。基于这些诸多优点，超级电容模组被用于风力发电变桨距控制系统的的储能装置，在电力出现故障的情况下，由超级电容器模组来给这样的系统存储和提供能源。
2超级电容模组设计
2.1设计原理
单只超级电容器电压一般比较低，有2.5V和2.7V两种。而实际应用电路的工作电压要远高于单只超级电容器的工作电压，因此需要十几个甚至几十个串联配成超级电容模组，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。需要串联的超级电容的数量n串联=超级电容模组最大工作电压/单只超级电容器额定电压，串联后的电容值C=C单只/n串联。
2.2设计方法
同一型号规格的超级电容器在电压、内阻、容量等参数上存在着差异，这将导致串联超级电容器单体上电压不一致，电容量小的电容器将会出现过压，过压工作将会引起超级电容器内部的电解质分解，致使电容器损坏。因此需要通过合适的均压电路使得串联超级电容器单体电压保持一致。
为选择合适阻值的均压电阻，需要计算整个充电过程中各串联超级电容器单体的电压。一个超级电容器单体的等效模型为一个理想电容C与一个等效并联内阻EPR并联，再串联一个等效串联内阻ESR，多个单体超级电容器串联充电的等效电路如图1所示。其中，Ra为充电电阻，Rb为均压电阻。
图1恒压充电等效电路图
为了使充电结束时超级电容模组上电压接近恒压源电压，均压电阻Rb必须比充电电阻Ra大一个数量级以上，否则会导致超级电容器电压稳定和低于额定电压值。等效并联内阻EPR代表超级电容器自放电，并联均压电阻Rb会导致超级电容器更快的自放电。为了满足电压均衡和不过分增大超级电容器泄漏电流的要求，取Rb≈0.01～0.1EPR。
3超级电容模组制作
3.1 单体电容检查
通常选择品牌较好的超级电容器可以确保其品质稳定，但在使用前仍必须对其外观仔细进行检查，特别是封口焊处确保没有缺陷，电容壳体无损伤和漏液等。
3.2均压电阻选用
为使得串联超级电容器单体电压保持一致，通常选用精度较高的金属膜电阻作为均压电阻，并按0.1%精度进行测试分类。
3.3焊接
在环境温度为20℃左右，有良好通风设备无粉尘污染的环境中，使用恒温焊台，在320℃左右的焊接温度下，用焊锡丝焊接电源正负极引出线及连接线，并根据均压电阻的阻值，将阻值相同或相近的一类电阻尽量焊接在同一块线路板上，调整电阻管脚，使其离锡面距离为2mm左右，同时焊接电容管脚，注意电容管脚挂锡焊接的时间不能超过5S，最后把线路板上的锡焊接熔化均匀。焊接完成后要检查电容和电阻有无虚焊现象，用洗板水清洗整个线路板使其光亮整洁，线路板应有防腐涂层。
3.4测试
对超级电容模组使用恒压源进行充放电测试，不少于两个循环，使用数字万用表测量电压并记录测试数据，对比分析电容充放电是否正常，有无虚焊及异常现象；如发现异常及时停止充放电测试，检查原因并调整改善，改善完成后继续进行充放电测试，直至合格。
4超级电容模组设计制作实例
表1列出了风力发电驱动桨距调节电机的电力要求
表1 电力规格要求
为了满足表1中规定的电力要求，超级电容储能系统设计成在电力出现故障的情况下，将由三个210V的超级电容模组驱动桨距调节电机。此配置将提供给桨距调节系统约90%的20秒放电时间要求。
通过紧凑的结构设计，制作成如图2所示的额定电压为210V超级电容模组，其峰值电压为226V，最大放电电流>100A( 1秒放电速率达到额定电压的1/2), 最大储存能量107.1 kJ (29.7Wh)，有效能量63.5 kJ (17.6Wh), 能量密度可达1.89 Wh/L
图2超级电容模组爆炸示意图
图3所示为630V2.0F配置模拟恒功率放电电压和电流曲线。此配置由三个210V的超级电容模组串联组成，工作电压范围从630V到350V。模拟估计，630V的配置可以提供恒定的放电功率为10kW，持续时间17.6秒，如图1所示。
模拟值可能与真实系统的测量值不同。
图3 630V2.0F配置模拟恒功率放电
5结论
超级电容模组是一种新型储能装置，其将能量储存在电极与电解液界面，具有介于电容和化学电源之间的储能性质。与蓄电池相比，其寿命长、能够短时释放大电流、能量状态易于检测、效率高、温度工作范围宽及易于维护。所以，在变桨UPS的应用场合，超级电容模组具有蓄电池所无法比拟的优点。从目前风能发电的发展趋势来看，兆瓦级风机都将使用电动变桨系统，而使用超级电容模组的风电变桨UPS，目前公认为电动变桨系统紧急备用电源的最佳解决方案。通过对超级电容模组设计的不断完善，其尺寸更紧凑，能量密度和功率密度进一步提升，在风力发电上的应用将会越来越广泛。
超级电容范文第4篇
电池家族添新锐“堂弟”
伴随着新能源技术发展的日新月异，锂电池、燃料电池等相关产品技术备受关注，而同样作为储能装置的超级电容器或许还未被大众所熟知。它可以被称为超级电容器，犹如电池家族中的“堂带”，因具有充电时问短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，得到了业内人士的普遍认可，且行业增长迅速。
此次，科研团队研制的超级电容器是基于碳的微型电容器，它囊括的石墨烯和碳纳米管的互联网络十分紧致，其存储的能量相比一些薄膜锂电池更具优势。该装置具有保持充电和释放能量比电池快得多的优点。这种纤维结构的杂化材料提供了巨大可接触的表面区域，并高度导电。目前，此款超级电容器的存储能量可达到每立方米6.3微瓦特每小时，是同一体积的微型超级电容器的最高值。也就是说对于一只亏电的苹果手机来说，充满电仅需两三分钟的时间。
该纤维还能够以十字交义的方式织成服装，作成在智能纺织品方面的可穿戴设备。例如，这样的衣服可以为家里携带生物医学监控仪器的病人供电，可提供信息给远在医院的医生。织入制服像电池般的超级电容器可为显示器或通信的晶体管提供电源。
研究人员说，这种纤维可能是一个节省空间的电源，作为医疗植入物的“能量运送导线”，可为在家的病人或老人供电给医疗检测设备，或在野外为士兵使用通信设备提供电源。
此外，研究人员还饶有兴趣地测试了这些纤维的多功能应用，包括电池、太阳能电池、生物燃料电池及可灵活、穿戴式光电系统的传感器。研究人员说：“我们已经开辟了许多可能性，未来仍然有很多事情要做。”
鱼与熊掌如何兼得
制作这种高性能微型超级电容器的技术瓶颈是，大多数超级电容器具有高功率密度但低能量密度，意味着它们可以快速充电和大大提升电力，但不会持续很长时间。相反，电池具有高能量密度和低功率密度，意味着其可以持续很长时间，但不会快速输送大量的能量。而电动车的微电子受益于能够提供高功率和高能量密度的储能装置。这就是为什么研究人员正在开发一种可以兼顾两方面优点的装置。
要继续小型化电子产品，行业内需要开发具有大体积能量密度的微小能量存储设备。而与电池相比，大量的超级电容器可能有类似的能量储存，或能量密度。但是，因为它们需要大量的可接触的表面积储存能量，其体积能量密度总是滞后不堪。
那么鱼与熊掌到底该如何兼得呢？科学家是永远不会放弃探索的人，通过无数的实验验证，他们设计出了混合纤维以提高体积能量密度。利用含有氧化过的酸性单层碳纳米管、氧化石墨烯和亚乙基二胺促进合成氮给石墨烯涂层，通过柔性狭窄增强管即毛细管柱泵送，在烘箱中加热6个小时。
石墨烯片中，只有几个原子厚并且排列成一条线的碳纳米管自组装成运行纤维长度的多孔互联网络。如此安排提供了大量可接触的表面积，每克混杂纤维达396平方米，用于电荷的运输和储存。而这些材料被紧紧地包含在毛细管柱里，以便可将其抽取出来，形成高体积能量密度。这种使用多个毛细管柱的过程，可使制造出的纤维连续不断，并保持一贯的品质。
经得起考验的质地
每日科学网日前报道称，研究人员已经开发出一种连续生产这种弹性纤维的方式，使其能够扩大生产以满足应用需求。到目前为止，已经制作出50米长的纤维，每立方厘米具有300法拉的高容量。
在测试中，研究人员发现三对串联排列的纤维具有三倍的电压，同时可保持相同的充电/放电时间。与相同电流密度操作的单纤维相比，三对平行的纤维是在输出电流和充电/放电时间方面具有三倍的效力。当把它们在两个电极之间集成多个成对的纤维，其存储电能的能力即电容，可根据所使用纤维的数量呈线性增加。
使用聚乙烯醇/磷酸凝胶作为电解质，固态微型超级电容器由一对光纤制造可提供每立方毫米6.3微瓦小时的体积密度，可与4伏特500微安小时的薄膜锂电池媲美。纤维超级电容器表现出超高能量密度值，同时保持了高功率密度和循环稳定性。
研宄人员说：“我们测试了这种光纤设备上万次的充电/放电周期，其保留了原有的性能约93%，而传统的充电电池寿命小于千次周期。”
该小组还测试了这个设备的柔性能量存储，对其不断进行恒定的机械应力，最后对其性能的评价是：纤维超级电容器可持续无性能损失地工作，甚至在弯曲数百次之后，它们仍能保持灵活性，并在结构上长度保持一致。
应用的N种可能
超级电容器的应用范围除了常见的在停电时作为备用电源、用于企业级SSD、服务器等需要数据备份的设备中之外，还拥有广阔的应用前景。例如在带有LED闪光灯的相机，或者马达驱动等需要瞬间释放大电流放电的设备中，超级电容器作为峰值输出辅助装置，具有较高的功率密度，不仅可实现大电流放电，而且其超低的ESR几乎可以忽略放电瞬间的电压降影响，即便是在低温的情况下，内阻也不会像普通电池那样大幅上升。
其次，在那些具有Wi-Fi或GPRS等无线通信功能、或需要长时间存储数据、要求延长电池寿命的便携式设备中，通常对于漏电流和小型化封装都有较高的要求。超级电容器具有微安级别的超低漏电流，及最薄3 2毫米的紧凑型封装，是这类设备的理想选择。另外，在备受关注的便携式医疗设备领域，小型化、薄型化的层压式超级电容器也将会大有用武之地。
市场调研公司IDTechEx的主席PeterHarrop博士认为：“超级电容器不需要全部达到锂离子电池的能量密度来秤噬电池市场。也许电池市场的百分之一已经被取代，因为这百分之一的能量密度持续时间更长，而且安全，还有10倍的功率密度。在中国的一些公交车上，超级电容器已经取代了锂离了电池，但因前期价格高昂，超级电容器的销量比锂离予电池低3%。”
超级电容范文第5篇
电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，超级电容器弥补了铝电解电容和可充电电池之间的技术缺口，同时又克服了两者的缺陷。它们与传统的电池系统不同，能够以很高的电流进行充电和放电，不会老化。超级电容器的热响应能力也优于电池系统，它的充放电次数可达50万次，具有相当长的使用寿命。由于超级电容器不是通过化学反应来充电的，而是通过在导电碳粒子的表面积累电荷进行充电的，因此它的充电电流可以非常高，这对电池来说是不可能的，因为电池本身具有很高的内阻。电池充电是一种电化学反应过程，受到了反应动力学的限制，而超级电容器则没有充电时间的限制。
作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。
超级电容器存储的能量主要可以通过三种方式来使用：
它能够向汽车电气系统馈电，减轻车载发电机的负担，
起纯粹的增强作用，也就是说，在换挡时，增大电动机的扭矩，提高加速度；
启动辅助：使电动机从某个固定的状态启动加速汽车。这在某些需要反复启停的特殊操作中能够大大节省能源。
混合能源汽车与超级电容器
超级电容器在混合能源技术汽车领域中所起的作用是十分重要的。随着能源价格的不断上涨，以及欧洲汽车制造商承诺在1995年到2008年之间将汽车CO2，的排放量减少25％，这些都促进了混合能源技术的发展。宝马、奔驰和通用汽车公司已经结成了一个全球联盟，共同研发混合能源技术。
混合能源汽车可以分成三类：轻微混合、中度混合和完全混合。轻微混合型使用一种更强大的启动器，能够在停车时熄灭引擎，在再次加速时重新启动引擎。这种小型的改进可以在城市行车条件下节省8％的能源，同时能够大幅度减少尾气排放。
另外一种改进就是中度混合技术，就是使用一个电动马达，在汽车停止后开始加速的前30s增大其加速度。这项技术需要大规模存储再生能源，通过使用超级电容器很容易实现，在需要反复启停的城市行车条件下能够节省15％的燃料。
最后，完全混合能源技术将为汽车配备更强大的电动马达和高能电池，产生高达75kW的功率，能够在短距离加速过程中实现全电动推进。这种设计能够节省20％的能源。
这些新技术中有很多将会使用替代能源，例如太阳能、风能或者燃料电池。但是由于能量来源本身的特性，决定了这些发电的方式往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。
随着风力和太阳光强度的变化，这些能源产生的电能输出也会发生相应的变化。这就需要使用一种缓冲器来存储能量。
由于这些能源产生的电能输出可能无法满足消费者一方的峰值电能需求，因此可以采用能量缓冲器在短时间内提供所需的峰值电能，直到发电量增大，需求量减少。另外，在能源产生的过程是稳定的而需求是不断变化的情况下，也可以使用能量缓冲器。
在使用替代能源技术的汽车驱动领域，超级电容器也是一种新型的关键部件。在采用燃料电池供电的汽车中，如果结合使用超级电容器，那么燃料电池就可以满足持续供电需求，而不仅仅是峰值供电。
除了能够满足峰值供电的需求外，超级电容器还具有其他器件无法比拟的响应时间。将超级电容器的强大性能和燃料电池结合起来，可以得到尺寸更小、重量更轻、价格更低廉的燃料电池系统。
超级电容器与氢燃料电池的完美结合
正处于研发阶段的氢燃料电池能够应用于多个领域。这种氢燃料电池与风能或人阳能不同，只要有氢燃料，它就能够持续输出稳定的电能。
然而，某些应用场合对能量的需求随着时间的变化有很大不同。汽车就是一个直接的例子，因为它们在加速过程中需要的能量比匀速行驶时要高得多。如果没有能量存储器，氢燃料电池就要做得很大，以满足最高的峰值能量需求，其成本就会大得无法忍受。通过将过剩的能量存储在能量存储器中，就可以在短时间内通过存储器提供所需的峰值能量。
混合能源的内燃／电动汽车是迈向燃料电池汽车时代的重要一步，因为真正的驱动部件都是电动的。当然，采用电池的全电动汽车也是一种方案，但是全电动汽车的驱动范围非常有限。相比为内燃引擎或燃料电池添加燃料所需的时间来看，全电动汽车再充电所需的时间更长。
