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  •            超级电容器储能,顾名思义,就是利用超级电容器存储能量的技术。超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor)是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,其结构和电池的结构类似,主要包括双电极、电解质、集流体和隔离物四大部分。

               超级电容器有多种分类方式,如可以按电极材料、电解质类型、储能机理等进行分类,比较普遍的是按储能机理分类。根据储能机理的不同,超级电容器主要可以分为三大类:① 双电层电容器(electrical double-layer capacitor,EDLC),正、负电极都以双电层为主要储能机制;② 法拉第准电容器,正、负电极都以准电容(pseudo-capacitor,也称“赝电容”)为主要储能机制;③ 混合型超级电容器,正、负电极分别以双电层和准电容为主要储能机制。

              与传统电容器相比,超级电容器具有充电速度快、容量大、使用寿命长、工作温度范围宽等优点;而与蓄电池相比,它具有高比功率、充放电速度快、环境友好等优点。不过,由于其自身结构特征,超级电容器也有其缺点和局限。如① 能量密度相对于电化学电池仍然较低;② 自放电率大大高于电化学电池;③ 工作电压低;④ 内阻较大,不适于交流电路等。

              超级电容器可广泛应用于混合动力汽车、可再生能源发电、不间断电源以及便携式激光探测器等军事应用领域。此外,超级电容器还广泛应用于快速充放电的消费电子以及长时间持续放电的计算机存储器后备电源等。

              目前,超级电容器储能技术的主要发展趋势是进一步提高超级电容器的能量密度和功率密度。超级电容器储能的主要关键技术包括混合超级电容器技术、高性能电极材料技术、超级电容封装和模块化技术以及超级电容器与新能源的耦合技术等。

              规模化储能技术在电力系统中的广泛应用将成为未来智能电网发展的一个必然趋势。超级电容器储能是适于电网规模储能的主要物理储能技术之一,具有广阔应用前景和良好发展前景。通过分析,可以看出以下趋势:

             (1)超级电容器的研究始于20世纪60年代。全球相关专利申请数量在20世纪90年代中期以来的20年中呈现持续上升趋势。特别是近几年,全球超级电容器储能相关专利申请数量呈现激增。目前,超级电容器储能技术仍处于较快的发展阶段。在未来几年中,全球超级电容器储能相关专利的申请数量将会继续维持较快的增长速度,该领域的竞争也将会更加激烈。

             (2)超级电容器储能专利申请主要集中在:① 超级电容器整体技术;② 电极技术(正电极、负电极、极化电极、电极内阻等)及电极材料(高比表面积活性材料、复合材料、活性炭、碳纤维等);③ 非水电解质(有机聚合物电解质等);④ 锂离子(超级)电容器;⑤ 超级电容器应用(电能储存、储能单元、电源、超级电容器模组)等。

     


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