對于電子產品我們大都患有“能源焦慮癥”，所以，除了壓榨電源管理達到極限以外，尋找更強大的“電源”就成了“永恒”的追求。鋰離子電池可以說是當今人們能夠找到的最理想的商用儲能技術，但仍談不上完美，特別是在安全性方面，需要人們花費很多精力去小心伺候。所以，尋找鋰離子電池替代技術的努力也一直沒有停止。超級電容，可以稱得上是一位實力候選者。

與傳統(tǒng)的電容相比，超級電容的結構比較特殊，可以將其簡單地理解為在電解質中加入的兩個多孔電極板，在電極板上加電，電解質中相反極性的離子就會在電極附近形成兩個容性存儲層，以達到儲能的目的。超級電容儲能容量的大小，與電極的平面面積正相關，由于超級電容電極表面多采用多孔炭材料，所以有效的面積很大（可達2000 m2/g），儲存能量的能力（靜電容量）遠遠大于傳統(tǒng)的電容器， 且具有非常小的電荷分離距離，這也是其“超級”二字的意義所在。

這樣特殊的架構，也決定了超級電容和其他儲能技術相比，擁有諸多優(yōu)勢，比如：

• 容量遠超傳統(tǒng)電容，范圍可達0.1F至1000F，甚至上萬F；

• 極快的充電速度，通常充電10秒至10分鐘可達到其額定容量的95%以上；

• 循環(huán)使用壽命長，充放電循環(huán)使用次數(shù)最高可達50萬次，且沒有“記憶效應”；

• 功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當于電池的5~10倍；

• 大電流放電能力超強，能量轉換效率高；

• 安全可靠；充放電電路簡單，無需特殊的保護電路；

• 低溫特性好，溫度范圍寬達-40℃～+70℃；

• 環(huán)保，產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染。

表1，超級電容與電池的性能比較

正是由于認識到超級電容的這些價值，近年來它的應用也日漸趨熱。根據IDTechEX的調研數(shù)據，2014年全球超級電容器全球市場規(guī)模為11億美元，到2018年市場規(guī)模將達到32億美元，年復合增長率為31%。有數(shù)據顯示，中國超級電容市場規(guī)模也將從2016年的30億元增長到2020年的60億元，實現(xiàn)翻番。

所以遇到“治愈系”系的超級電池，對于那些患有能源“焦慮癥”的市場，真的算得上是個福音。

汽車和交通運輸將是超級電容的第一大應用市場。如在混合動力汽車中，利用超級電容快速充放電的特性，可以和電池配合形成智能啟停控制系統(tǒng)——超級電容可迅速高效地吸收電動汽車制動產生的再生動能完成充電，而在加速和爬坡時放電，為智能啟?？刂葡到y(tǒng)電機提供電能，延長電池的使用壽命。類似的思路用在火車和地鐵的剎車制動系統(tǒng)上，預計可以節(jié)省30%的能量。與此同時，完全由超級電容構成的動力系統(tǒng)，也有望在新型城市公共交通中發(fā)揮作用——超級電容無軌電車可利用乘客上下車的時間，在30秒內完成充電并行駛5公里以上，無需復雜的供電線路布設，全程零排放。超級電容電車目前已經有很多城市付諸實用。

圖1，在奧地利格拉茲市運營的中國產超級電容電車（圖片來源：國際在線）

能源電力是超級電容另一個市場發(fā)力點。后備電源是超級電容一個典型的應用場景，它可以在線路失電時，為開關設備提供可靠的電源支持。另外在新能源微電網儲能系統(tǒng)中，超級電容可以在低負荷時儲存電能，而在高負荷時輸出電能，滿足微電網用電需求，提高電網的穩(wěn)定性。此外，超級電容在風力發(fā)電中還有一個典型應用，就是為變槳系統(tǒng)提供所需的驅動電力或后備電力，使得在電力供應停止的時候把槳葉的方向轉到安全位置上，由于超級電容循環(huán)使用壽命長，用它替代以往使用的電池可大大降低風力發(fā)電系統(tǒng)維護成本。

在工業(yè)領域超級電池同樣可以施展拳腳。比如大型工程機械、電梯等，由于使用時啟動、停止操作頻繁，以往有1/3的電能都以熱量形式耗散掉了，使用超級電容與電池組成的混合動力系統(tǒng)，可以對機械制動的能量進行回收和利用，達到節(jié)能的目的。

此外，在新興的物聯(lián)網領域，從環(huán)境中收集能量作為邊緣端設備的電源，已經成為重要的考慮。超級電池壽命長、可靠性高、無需額外保護電路等特性，使其有望成為能量收集的儲能設備，無論是單獨使用，還是和電池系統(tǒng)搭配使用，都能發(fā)揮重要作用。超級電容也在不斷改變自己的形態(tài)去適應的多樣化市場的要求，比如有報道稱，中科院就正在研發(fā)一種柔性、超薄、輕量化的皮膚型超級電容能量存儲裝置，為可穿戴設備提供電能，其比電容為56F/g，能量密度為6.0 Wh/kg，功率密度為332kW/kg。

和鋰離子電池等成熟技術相比，超級電容的商用化進程才剛剛起步，在能量密度等方面與電池相比也還有很大差距。不過隨著石墨烯等新材料的應用，以及商用超級電容產品的不斷進化，它終究會成為能源“焦慮癥”的一顆定心丸。

圖2，KEMET公司制造的表面貼裝式超級電容，已經有很多成功的商用案例

圖3，AVX公司的SCM系列超級電容，具有高容值和低ESR特點，具有出色的脈沖功率特性，無論是單獨使用還是和電池配合使用，都能夠有效延長系統(tǒng)待機時間和電池壽命，提供所需的瞬時功率脈沖，是手持設備、能量收集和脈沖功率應用中出色的能源解決方案。