超级电容器的发展及应用现状

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1、超级电容器的发展及应用现状黄晓斌张熊韦统振齐智平马衍伟中国科学院电工研宄所中国科学院大学摘要：超级电容器是近几•I•年发展起来的一种新型储能器件，具有功率密度大、循环寿命长、低温性能好等特点，己在电力、交通、工业等领域得到了广泛的应用。本文介绍丫超级电容器的种类和基本原理，以及近年来国内外超级电容器产业的发展和市场现状。随后对超级电容器的主要应用领域及其现状进行了综述。最后针对超级电容器能量密度和对偏低的缺点，提出了和关的研宄和发展建议。关键词：超级电容器;电力;交通;工业;机械;作者简介：黄晓斌（1992-），男，广东籍，硕士研究生，研宄方向为超级电容器；作者

2、简介：张熊（1981-）,男，湖南籍，研究员，博士，研究方向为超级电容器储能技术。收稿日期：2017-09-27基金：国家自然科学基金项FI（51677182）DevelopmentandapplicationsstatusofsupercapacitorsHUANGXiao-binZHANGXiongWEITong-zhenQIZhi-pingMAYan—weiInstituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyofSciences:Abstract：Supercapacitorisanewtypeofenergyst

3、oragedevicedevelopedinrecentdecades,withthecharacteristicsofhighpowerdensity,longlifeandgoodlow-temperatureperformance,andhasbeenwidelyappliedinelectricpower,transportation,industryandotherfields.Thispaperintroducesthetypesandbasicprinciplesofsupercapacitors,aswellasthedevelopmentand

4、marketstatusofsupercapacitorindustryinrecentyears.Then,themainapplicationfieldsandcurrentsituationofsupercapacitorinChinaarereviewed.Intheend,therelativesuggestionsfocusingonthemaindefectofsupercapacitor，lowenergydensity，isproposed.Keyword：supercapacitor;electricity;transportation;in

5、dustry;machinery;Received：2017-09-271引言随着仝球经济的迅速发展，化石能源的快速消耗和环境污染的FI益恶化，人类对可持续和可再生能源的需求日益增加，激发了科研人员对高效、清洁的能量转换和储存器件的研宄。在众多的储能器件中，超级电容器是20世纪七八十年代发展起来的一种新型储能器件，具有优良的脉冲充放电性能，功率密度高于蓄电池，能量密度又高于传统电容，传统电容器、电池和超级电容器的Ragorw图比较如阁1所示。此外，超级电容器充放电效率高（大于90%）,寿命超长（百万次以上），适用温度范围宽，可在-4（T7（TC。因具有这些独特的

6、性能，超级电容器吸引了众多科研人员的关注，也使得超级电容器在电力、工业、交通等领域，包括现今无处不在的移动电子设备、电力系统的元器件和新能源汽车下一代能量储存系统等方而，取得了不少商业化的应用。本文将按种类及其储能原理对超级电容器进行介绍，随后介绍当前国内外超级电容器领域的市场现状，以及超级电容器的主耍应用领域和相关进展，最后，对超级电容器的发展状况进行总结，并对超级电容器的发展提出了相关建议。图1传统电容器、电池和超级电容器的Ragone图比较[l]Fig.1ComparisonofRagonegraphsoftraditionalcapacitors,bat

7、teriesands叩ercapacitors[1]下载原图2超级电容器的分类根据储能机制的不同，超级电容器可被分为双电层电容器和赝电容器两类，本章对这两类超级电容器及其基木工作原理进行介绍。2.1双电层电容器双电层电容器基本工作原理:双电层电容器的内部基本构造如图2(a)所示，隔膜将浸润丫电解液的两电极分隔开。在充电时，正负电荷分别在两电极表面积累,两电极分别带正、负电，从而形成电容效应;放电时，电极表面积累的电荷又回到电解液中，在外电路产生放电电流。碳材料具有电导率高、比表面积大、稳定性好、电位窗U宽等特点，在储能器件领域受到广泛的研究和应用m。目前超级电容

8、器研究和应用较多的碳材料