描述
电容器是储存电荷的常用电子设备，广泛应用于许多电子设备中。由于新时期工业技术的快速发展，早期的电路结构逐渐被更复杂的电路形式所取代，普通的电容器无法满足电路运行的需要。为了满足高负荷或超负荷电路运行的需要，超级电容器开始在中国得到推广，其性能优于传统电容器。本文阐述了电容器的原理、基本功能、优缺点等。
传统电容器只能满足结构简单、负荷小的电路运行要求，大负荷电路运行难以发挥储存电荷的作用。近年来，超级电容器的推广和应用有效地解决了大负荷电路运行的问题，确保了电力电子设备的正常性能。
1 超级电容器原理及应用
超级电容器实际上属于电化学元件，导致电荷或电能存储过程相互逆转，循环充电次数达到10万次。超级电容器具有多种性能优势，应用范围逐渐扩大，掌握设备的原理有助于正常运行。
1.1 超级电容器的原理
超级电容器的核心是双，双层原理是超级电容器的核心。超级电容器是采用双层原理的电容器。当外部电压作用于普通电容器的两个极板时，存储电荷的原理相同，即正电极对应正电荷，负电极对应负电荷。除了这些功能外，如果超级电容器受到电场的影响，电解质和电极之间会产生相反的电荷。此时，正电荷和负电荷分别处于不同的接触面。在这种情况下，负载分布属于双层。原理如图1所示。由于电容器结构组合的改进，超级电容器的电容器存储容量非常大。此外，如果超级电容器两极板之间的电位小于电解质的标准电位，则超级电容器工作正常，反之亦然。根据超级电容器的原理，在应用过程中没有化学反应，只是物理性质的变化，所以超级电容器的稳定性更可靠。
图1 超级电容的结构原理
1.2 应用超级电容器
目前，超级电容器以其强大的存储容量和存储性能，已广泛应用于许多大、中、小型设备中，涉及广泛的行业。具体用途：真空开关、仪器仪表、数码相机等微电流供电的备用电源；太阳能产品和小型充电产品的充电电池。由于超级电容器的显著功能优势，可以适当添加辅助元件来优化电容器结构，从而进一步提高超级电容器的结构性能。
2 超级电容器的主要功能
与普通电容器相比，超级电容器在结构上进行了改进和调整，原则上得到了优化。但在使用过程中，超级电容器的功能类似于传统电容器。新电容器设备的功能集中在旁路、去耦、储能等方面，对电路运行或储存电荷有明显的控制作用。具体功能如下：
（1）旁路。超级电容器中的旁路电容器可以定期存储电能，但当其他部件在运行中需要能量时，可以及时释放电荷以维持使用。旁路电容器的最大功能是稳压器电荷输出的平衡，避免了电荷传输混乱造成的电路故障。装置充放电灵活性强，如图2所示.
图2 旁路电容原理
(2)去耦。去耦主要是针对电路内产生的“耦合”现象而言，耦合是由于电路中电流、电阻失去均衡而引起的一种“噪声”，不利于电路内部载荷的均衡布置。
使用超级电容器后，可有效消除耦合现象，使电路中的指标参数保持在标准状态。
（3）储能。储存电荷或电能是普通电容器或超级电容器的关键性能。超级电容器具有更大的电荷储存容量，可以满足更多电子元件的使用需求。
超级电容器利用变换器导线将储存的能量传输到电源的输出端，经过优化处理，可以进一步增强电容器的储存性能。
3 新电容器的不同分类
由于超级电容器是一种新产品，因此在结构、材料、性能等方面进行了不同的更新和调整。根据不同的内容，超级电容器的分类方法是不同的。目前，超级电容器的分类一般是根据电容器的原理和电解质进行划分的，每种超级电容器可以分为不同的类别。
(1)按原理分类。超级电容器主要分为双层超级电容器、假电容超级电容器等两类。双层超级电容器更新制造材料，如活性碳电极材料，结合高比表面积的活性碳材料；碳气凝胶电极材料，结合前驱材料制备凝胶，然后碳化活化作为电极。金属氧化物电极材料和聚合物电极材料一般用于假电容超级电容器。前者有：NiOx、MnO2、V2O5.负极材料中使用正极材料，负极材料中使用活性炭：PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等待P型或N型P/N取电极掺杂型。
(2)按电解质分类。电解质是溶于水溶液后具有导电性的化合物。超级电容器中的电解质包括水性电解质和有机电解质。水性电解质比较普遍的电解质有酸性、碱性、中性之分，不同特性电解质的组成也不相同。例如，酸性电解质为36%H2SO4水溶液由碱性电解质组成KOH、NaOH 等强碱构成等。一般选择有机电解质LiClO以4为主的锂盐，teABF以4为主的季胺盐为电解质，有时可根据使用需要添加相应的溶剂，如：PC、ACN、GBL、THL等等，这些都显著提高了超级电容器的性能。
根据电解质对超级电容器的分类方法，也可以结合电解质的具体状态进行详细分类。例如，根据电解质的固体和液体形式，可分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器。
4 超级电容器的优缺点
超级电容器在使用过程中并不是每个方面都是优越的，这需要在使用超级电容器时掌握设备的优缺点。由于制造技术的限制，我国在使用超级电容器时仍存在安装、调试等方面的不足。许多设备由于盲目使用超级电容器而导致电路故障，影响了整个设备的性能。超级电容器作为电容器的新产品，其优点大于缺点。
(1)优点。超级电容器是普通电容器装置的升级，对早期电容器进行了多方面的改进。主要优点在：①电容量。常规电容器早期使用，电容存储量小，只能满足小负荷电路的需要；超级电容器的电容水平可达到法拉级，适合更复杂的电路运行需要。②电路。超级电容器对电路结构的要求较低，无需设置特殊的充电电路和控制放电电路，电容器的使用时间不受过充放电的影响。③焊接。普通电容器不能焊接。安装超级电容器时，可根据需要焊接，防止电池接触不良，提高电容器元件的使用性能。
(2)缺点。通过超级电容器的性能测试，作者发现这种新型电容器也有缺点。如：①泄漏。超电容器安装位置不合理，容易造成电解质泄漏等问题，破坏电容器的结构性能。②电路。由于超级电容器的内阻比铝电解电容器大，不适合交流电路的运行要求，超级电容器仅限于直流电路的使用。③价格。由于超级电容器是新一代高科技产品，刚上市时价格相对较高，增加了设备运行的成本投入。
5 结 论
简而言之，长期以来，中国一直使用传统的电容器，其电极由两个接近和绝缘的导体组成，用于储存电荷和电能。超级电容器，即双层电容器，是目前储存电能的新装置。从物理角度来看，超级电容器具有充电时间短、运行时间长、温度控制效果好、环保性能强等特点。
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