超級電容器

超級電容器是一種功率型的儲能器件，通過電極材料與電解液界面形成雙電層，或電
極表面快速的氧化還原反應(yīng)來儲存電能。與普通電容器相比，相同重量下電能儲存量和
放電時間要大出成百上千倍，而功率只有普通電容器的1/10左右。電動汽車電池領(lǐng)域被
投下了一顆“深水炸彈”？近日，特斯拉透露其自主研發(fā)的新電池有可能是“無鈷電池”
，即“干電池技術(shù)+超級電容”組合，具體成分預(yù)計會在4月電池會議上進(jìn)行說明。這迅
速點(diǎn)燃了市場對電動汽車新一輪能源革命的熱情。伴隨著新能源技術(shù)的突飛猛進(jìn)，鋰電
池、燃料電池等相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)備受關(guān)注，而同樣作為儲能裝置的超級電容器在電動汽車
上還鮮少被關(guān)注。事實(shí)上，超級電容器在風(fēng)光儲、家庭儲能、地鐵能量回收等多種儲能
領(lǐng)域都可應(yīng)用，而在電動汽車領(lǐng)域，業(yè)界寄望它可以改變充電時間長的難題——充電往
往只需要數(shù)秒。

那么，超級電容到底是什么“”，它真的適合用在電動汽車領(lǐng)域嗎？花城美
三月天，廣州有軌電車在花叢中穿行。仔細(xì)觀察，有軌電車頭頂上沒有如“蜘蛛網(wǎng)”般
的電線，只有腳底兩條細(xì)軌“鑲嵌”在草皮上。2014年底，廣州有軌電車建成通車，其
采用了單體容量達(dá)7000法拉的超級電容器組儲能，和普通有軌電車相比，大的特點(diǎn)是
在行進(jìn)中不用外部供電，利用?？空九_上落客時間完成充電，充電時間僅需25秒。就在
你上下車的一瞬間，電車就已經(jīng)滿電蓄勢待發(fā)。

華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院新能源系主任、廣東省新能源材料與器件實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
主任舒東介紹，超級電容器主要通過雙電層或贗電容原理儲存電荷，前者是基于離子在多
孔材料表面的吸脫附，后者主要是表面快速的氧化還原反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)通常發(fā)生在表面，
因此超級電容器和電池相比儲存電荷較少，能量密度不高，也正是因?yàn)榉磻?yīng)發(fā)生在表面，
電荷儲存速度非?？?，超級電容器具有很高的功率密度。

“打個比方，濕毛巾中的水，通過擦拭的辦法可以快速取出少量表面吸附水，這相當(dāng)于雙
電層電容；通過擠壓和擰干的方式可取出毛巾中更多的水，這相當(dāng)于贗電容?！彼f，水就
類似于電荷，擦拭的過程就相當(dāng)于接觸放電，如果要更多的電荷，就需要更大力氣擠壓。


相比之下，以往的儲能設(shè)備是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，再由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，兩次轉(zhuǎn)變
能量有損失，超級電容器直接充電，再直接放電，其過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時，由于
這種儲能過程是可逆的，超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，由于能量形式?jīng)]有轉(zhuǎn)變，損
失也很小，充放電效率更高。

薄膜電容器是以金屬箔當(dāng)電極，將其和聚乙窬，聚丙烯，聚笨乙烯或聚碳酸窬等塑膠薄膜，從兩端重疊后，
卷繞成圓筒狀的構(gòu)造之電容器。而依塑膠薄膜的種類又被分別稱為聚乙窬電容(又稱Mylar電容)，聚丙烯電
容(又稱PP電容)，聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸電容。

膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能的電容器。它的主要等性如下：無極性，絕緣阻抗
很高，頻率特性(頻率響應(yīng)寬廣)，而且介質(zhì)損失很小。基于以上的優(yōu)點(diǎn)，所以薄膜電容器被大量使用在模擬
電路上。尤其是在信號交連的部份，使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，方能確保信號在傳送時，
不致有太大的失真情形發(fā)生。在所有的塑膠薄膜電容當(dāng)中，又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性為
顯著，當(dāng)然這兩種電容器的價格也比較高。然而近年來音響器材為了提升聲音的品質(zhì)，所采用的零件材料已愈來
愈，價格并非重要的考量因素，所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數(shù)量也愈來愈高。

幾種薄膜電容的詳細(xì)介紹
1） 聚酯（滌綸）電容（CL）。

聚酯電容是用兩片金屬箔做電極，夾在極薄絕緣介質(zhì)中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，介質(zhì)是滌綸。
聚酯薄膜電容的介電常數(shù)較高，體積小，容量大，穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。

聚酯，由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱。主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，習(xí)慣上也包括
聚對苯二甲酸丁二酯 (PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹脂。是一類性能、用途廣泛的工程塑料。也
可制成聚酯纖維和聚酯薄膜。聚酯包括聚酯樹脂和聚酯彈性體。

　　電容量：40p--4u。

　　額定電壓：63--630V。

　　主要特點(diǎn)：精度、損耗角、絕緣電阻、溫度特性、可靠性及適應(yīng)環(huán)境等指標(biāo)都優(yōu)于電解電容，
瓷片電容兩種電容。小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差。

　　應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路。
常見類別：和許多電容相似，滌綸電容還有許多微小的分類，例如常見的 CL23B，CL20;差別在于
CL20電容內(nèi)部選取金屬化的技術(shù)，體形比較CL23B小許多，不過整個性能不如CL11。所以采購時
一定要向廠家注釋要的是哪一種型號。

2）聚苯乙烯電容（CB）
聚苯乙烯電容(polystyrene-film-capacitors type:PSR、PSA)是選用電子級聚苯乙烯膜作介質(zhì)、高
導(dǎo)電率鋁箔作電極卷繞而成圓柱狀,并采成熱縮密封工藝制作而成。容量范圍（100pF~0.01uF)，具
有負(fù)溫度系數(shù)、絕緣電阻高達(dá)100GΩ、極低泄漏電流等特點(diǎn)。應(yīng)用于各類精密測量儀表；汽車收音
機(jī)；工業(yè)用接近開關(guān)、的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

聚苯乙烯（Polystyrene，縮寫PS）是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物。它是一種無
色透明的熱塑性塑料，具有100℃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫
度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。

　　電容量：10p--1u。

　　額定電壓：100V--30KV。

　　主要特點(diǎn)：穩(wěn)定，低損耗，體積較大。

　　應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路。

3）聚丙烯電容（CBB）
CBB電容也稱聚丙烯電容。電容量10p--10μ，額定電壓：63--2000V。能代替大部分聚苯或云母電容，
用于要求較高的電路。性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差。

聚丙烯是丙烯加聚反應(yīng)而成的聚合物。系白色蠟狀材料，外觀透明而輕。

熔噴布是口罩核心的材料，熔噴布主要以聚丙烯為主要原料，纖維直徑可以達(dá)到1～5微米?？障抖?、
結(jié)構(gòu)蓬松、抗褶皺能力好，具有特的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維增加單位面積纖維的數(shù)量和表面積，從而
使熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性。可用于空氣、液體過濾材料、隔離材料、吸
納材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等領(lǐng)域。

電容量：1000p--10u。

　　額定電壓：63--2000V。

　　主要特點(diǎn)：性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差。

　　應(yīng)用：代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路。
CBB電容用途：在各種直流或中低頻脈動電路中使用。適宜作為旁路電容使用。容值范圍：470pF~4.7μF。
額定電壓范圍：63-630V。損耗角正切：0.3-0.7。工作溫度：— 55℃到125℃。溫度系數(shù)：+200 +600ppm。

（4）聚四氟乙烯（CBF）

聚四氟乙烯電容器屬有機(jī)薄膜電容器類，它是以金屬箔為電極，以聚四氟乙烯薄膜為介質(zhì)，卷繞成形后裝
入外殼中密封而成的。

聚四氟乙烯電容器的大特點(diǎn)是能在高溫下工作，一般工作瘟度的范圍為-55℃+200℃。因此它適用于特
殊要求的場合，如噴氣發(fā)動機(jī)、雷達(dá)發(fā)射機(jī)等電子設(shè)備的交、直流電路及脈動電路。
聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，簡寫為PTFE），一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料”。
這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫
的特點(diǎn)，它的摩擦系數(shù)極低，所以可作潤滑作用之余，亦成為了易清潔水管內(nèi)層的理想涂料；有毒，人體
致癌物質(zhì)。聚四氟乙烯電容已經(jīng)很少被常規(guī)電路設(shè)計所選用了。

(5)漆膜電容
漆膜電容器的特點(diǎn)就是體積小，容量大。溫度特性和容量穩(wěn)定性都優(yōu)于滌綸電容器，它在線路中可
取代部分電解電容器。

其缺點(diǎn)是工作電壓不容易做的太高，一般工作電壓為直流40V。國內(nèi)生產(chǎn)的品種有CQ系列。