超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板,电压加载到两个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同,可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。
超级电容器可以实现可拉伸的结构形式,而这是电池很难做到的。与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要包括:功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护以及绿色环保。想象一下,一辆采用超级电容器的巴士,只需要在停车场充电几秒钟就可以完成,而且没有报废处理的成本。
锂离子电池和超级电容器对比
超级电容器的材料研究从椰子壳、杏仁壳、麦子等多种材料,转到与石墨烯和碳纳米管复合材料相匹配的固体离子凝胶等。这将使超级电容器的寿命超过目前锂离子电池的三倍,甚至更多。