超级电容分类及工作原理

超级电容的工作原理是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。其优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。

根据储能机理的不同，超级电容可以分为两类：双电层电容和法拉第准电容。双电层电容是通过电极/溶液界面的电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的。当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层。撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。此时，电极上的电荷与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性，这就是双电层电容的充放电原理。

法拉第准电容则是通过电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。在充电过程中，电解液离子与电极活性物质发生氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时，这些进入氧化物中的离子又会通过氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。

需要注意的是，超级电容的工作原理与其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。与传统的电池和电容器相比，超级电容具有更高的功率密度、更短的充放电时间、更长的循环寿命和更宽的工作温度范围。因此，超级电容在汽车领域具有广泛的应用前景。