●超級電容器的基本結構
超級電容器也被稱為雙電層電容器。它在結構上非常類似於電解電容器。簡單來說，如果將兩個電極插入電解液中，施加電壓，電解液中的正負離子在電場的作用下會迅速向兩極移動，最終在兩個電極的表面分別形成封閉的電荷層，即雙電層。
電容取決於電極的表面積和兩個電極之間的距離。傳統電容器的電極表面積是導體的平面面積。為了獲得更大的容量，導體材料通常經過長時間的軋制，有時由於特殊的組織結構，其表面積會增大。同時，傳統電容器使用絕緣材料來分隔其兩個電極，通常是塑料膜、紙等。這些材料也要求盡可能薄。
超級電容器的電極表面積基於多孔碳材料，多孔碳材料由於其多孔結構而具有非常大的表面積。此外，超級電容器的電極之間的距離由吸引到帶電電極的電解質離子的大小決定，這小於傳統電容器膜材料所實現的距離。這種巨大的表面積和極小的電極間距，使得超級電容器相比傳統電容器具有驚人的靜電存儲能力，這也是其被稱為“超級”的重要原因。
電容器的基本功能是充放電，但從基本充放電功能延伸出來的許多電路現象，使電容器有了更加豐富多彩的用途。在壹般的電子電路中，經常使用電容來實現旁路、耦合、濾波、振蕩、相移和波形轉換。這些功能都是充放電功能的演變。根據超級電容器的特性，其在能源領域的應用更加廣泛，通常用作電池。
●超級電容器的優點和缺點
與鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池相比，超級電容器具有節能、壽命長、安全環保、溫度範圍寬、無需人工維護等優點。因為超級電容器采用物理方法儲存能量，所以超級電容器最重要的壹個特點就是功率密度高，可以理解為快速充放電和瞬間吸收或釋放極高的能量，這是目前任何電池都做不到的。
也許壹切都不是完美的，超級電容器也不例外。其相對致命的弱點之壹是能量密度低。所謂能量密度，是指在壹定的真空空間或質量物質中儲存的能量的多少。比如我們經常用的5號充電電池，如果它的mAh比較大，說明它的能量密度比較高。可以說超級電容器的能量密度低於鋰離子電池，限制了其在很多領域的應用。
超級電容器的應用領域
●超級電容器的應用領域
了解了超級電容器的壹些概況後，我們再來看看目前超級電容器的應用領域。首先，任何新技術的產生和發展，往往會首先應用到軍事領域。研發超級電容器的初衷我們不得而知，但在復雜的戰場環境下，超級電容器確實有著特殊的優勢。上面提到的寬溫度範圍和高功率密度可以保證坦克、裝甲車等大功率軍用車輛的順利啟動，尤其是在寒冷的冬季，其高功率密度還可以作為激光武器的脈沖能量。
在民用領域，超級電容器也發揮著巨大的作用。例如，它可以用作相機閃光燈的電源，可以使閃光燈達到連續使用的性能，從而提高相機的連續拍攝能力。同時，超級電容器也可以用來控制相機快門。此外，隨著電子和能源工業的發展，超級電容器在短期不間斷供電系統、太陽能供電系統等免維護系統中發揮著不可替代的作用。
由於超級電容器可以大功率充放電，根據這壹特性，超級電容器可以應用於壹些交通工具，儲存火車或公交車的制動能量，並在加速時提供峰值功率輸出。由於充放電速度快，當車輛停下來上下車時，超級電容可以在短時間內充滿電，足夠跑到下壹站。這樣車輛不需要攜帶受電弓，也不需要沿途架設高壓線，無疑降低了建設成本。
由於超級電容器的能量密度遠低於鋰離子電池，因此在乘用車中很難單獨作為儲能裝置使用，但可以與傳統內燃機結合形成混合動力系統。豐田已經將超級電容器技術應用於勒芒賽車。因為賽車在剎車瞬間的能量非常大，通過超級跑車的高功率密度可以更高效的回收和儲存能量。同時，當賽車需要超車等瞬間大功率時，超級跑車也能滿足這樣的要求。
目前主流的電池技術中，鋰電池和超級電容技術各有優缺點。鋰離子電池具有高儲能密度，超級電容器具有高儲能密度。大量的研究工作集中在提高鋰離子電池的功率密度或超級電容器的儲能密度，但挑戰是巨大的。但是當我們把兩者結合起來，電池就變得越來越完美了。
尤其是大型客車，由於制動力矩會比小型車產生更多的能量，這部分能量可以被超級電容很好的吸收。當汽車快速啟動或加速時，這部分能量可以通過超級電容器快速釋放，通常的低功率能量轉換可以通過鋰離子電池完成。所以這種“混搭”電池技術突破了目前某壹種電池的技術瓶頸，堪稱完美。
全文摘要:
雖然超級電容器具有各種優點，但其能量密度低仍然限制了其在新能源汽車領域的應用。從目前的技術發展水平來看，超級電容器和鋰離子電池的結合可以取長補短，基本滿足人們對電池高能量密度和高功率密度的需求。個人認為，基於電容器的基本物理結構，能量密度很難有所突破，但這並不妨礙它與內燃機形成混合動力系統，在其他領域發揮自己的優勢和特長。
@2019