中心論題：

• 超級電容器">電容器與蓄電池並聯改善汽車電源在啟動過程中的性能。
• 超級電容器">電容器的原理及特點。
• 超級電容器">電容器在汽車啟動中的應用。

• 超級電容器">電容器可用在傳統蓄電池不足之處與短時高峰值電流中。
• 雙電層原理和活性炭多孔化電極增大電容量。
• 串聯電阻(ESR)遠低於蓄電池的內阻有效降低了蓄電池極板的極化。

超級電容器">電容器的原理及特點
a 超級電容器">電容器的原理
超級電容器">電容器是一種電容量可達數千法拉的極大容量電容器">電容器。以美國庫柏Cooper公司的超級電容為例，根據電容器">電容器的原理，電容量取決於電極間距離和電極表麵積，為了得到如此大的電容量
，要盡可能縮小超級電容器">電容器電極間距離、增加電極表麵積
，為此，采用雙電層原理和活性炭多孔化電極。
　　
超級電容器">電容器的結構如圖3所示。雙電層介質在電容器">電(dian)容(rong)器(qi)的(de)二(er)個(ge)電(dian)極(ji)上(shang)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)時(shi)，在(zai)靠(kao)近(jin)電(dian)極(ji)的(de)電(dian)介(jie)質(zhi)界(jie)麵(mian)上(shang)產(chan)生(sheng)與(yu)電(dian)極(ji)所(suo)攜(xie)帶(dai)的(de)電(dian)荷(he)極(ji)性(xing)相(xiang)反(fan)的(de)電(dian)荷(he)並(bing)被(bei)束(shu)縛(fu)在(zai)介(jie)質(zhi)界(jie)麵(mian)上(shang)，形(xing)成(cheng)事(shi)實(shi)上(shang)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)">電容器的二個電極。如圖3所示，很明顯
，二個電極的距離非常小，隻有幾nm.同時活性炭多孔化電極可以獲得極大的電極表麵積，可以達到200 m2/g。因而這種結構的超級電容器">電容器具有極大的電容量並可以存儲很大的靜電能量。就儲能而言，超級電容器">電容器的這一特性介於傳統電容器">電容器與電池之間。當二個電極板間電勢低於電解液的氧化還原電極電位時，電解液界麵上的電荷不會脫離電解液
，超級電容器">電容器處在正常工作狀態(通常在3 V以下)，如果電容器">電容器二端電壓超過電解液的氧化還原電極電位，那麼

，電解液將分解，處於非正常狀態。隨著超級電容器">電容器的放電

，正、負極板上的電荷被外電路泄放
，電解液界麵上的電荷響應減少。由此可以看出超級電容器">電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學反應，因此性能是穩定的，與利用化學反應的蓄電池不同。
　
b 超級電容器">電容器的主要特點
盡管超級電容器">電容器的能量密度是蓄電池的5%或更少
，但是這種能量儲存方式可以應用在傳統蓄電池不足之處與短時高峰值電流中。與電池相比，這種超級電容器">電容器具有以下幾點優勢：
　　
一是電容量大，超級電容器">電(dian)容(rong)器(qi)采(cai)用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)粉(fen)與(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)纖(xian)維(wei)作(zuo)為(wei)可(ke)極(ji)化(hua)電(dian)極(ji)，與(yu)電(dian)解(jie)液(ye)接(jie)觸(chu)的(de)麵(mian)積(ji)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)，根(gen)據(ju)電(dian)容(rong)量(liang)的(de)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)，二(er)個(ge)極(ji)板(ban)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)越(yue)大(da)，電(dian)容(rong)量(liang)就(jiu)越(yue)大(da)，因(yin)此(ci)
，一(yi)般(ban)雙(shuang)電(dian)層(ceng)電(dian)容(rong)器(qi)">電容器容量易於超過1 F，它的出現使普通電容器">電容器的容量範圍驟然躍升了3~4個數量級
，目前單體超級電容器">電容器的最大電容量可達5000 F;
　　
二是充放電壽命很長，可達500 000次或90000h
，而蓄電池的充放電壽命很難超過l 000次;
　　
三是可以提供很高的放電電流，如2700 F的超級電容器">電容器額定放電電流不低於950 A，放電峰值電流可達1 680 A，一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流，一些高放電電流的蓄電池
，在如此高的放電電流下，使用壽命大大縮短;
　　
四是可以在數十秒到數分鍾內快速充電
，而蓄電池在如此短的時間內充滿電將是極危險或幾乎不可能的;
　　
五是可以在很寬的溫度範圍內正常工作(-40℃～+70℃)，而蓄電池很難在高溫特別是在低溫環境下工作;
　　
六是超級電容器">電容器的材料是安全和無毒的，而鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池均具有毒性，而且，超級電容器">電容器可以任意並聯使用來增加電容量，若采取均壓措施後
，還可以串聯使用。
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超級電容器">電容器在汽車啟動中的應用
a  電性能的改善
超級電容器">電容器與蓄電池並聯時，汽車啟動過程的電壓波形如圖4所示，電流波形如圖5所示。與圖1和圖2相比，啟動瞬間電壓跌落由隻采用蓄電池時的3.2V提升到7.2V;啟動電流從560 A提高到l200 A;啟動瞬時的電源輸出功率從2 kW上升到8.7kW;啟動過程的平穩電壓由7 V提高到9 .4 V;啟動過程的平穩電流由280 A提高到440 A;啟動過程的電源平穩輸出功率從2.44 kW提高到4.12 kW。
　　
b 啟動性能的改善
超級電容器">電容器與蓄電池並聯應用可以提高機車的啟動性能。將超級電容器">電容器(450 F/16.2 V)與12 V、45Ah的蓄電池並聯來啟動安裝1.9升柴油機的汽車，在10℃時平穩啟動。盡管在這種情況下不連接超級電容器">電容器蓄電池也可以啟動，但采用超級電容器">電容器與蓄電池並聯時啟動電動機的速度和性能都非常好。由於電源輸出功率的提高，啟動速度由僅用蓄電池時的300 r/m增加到450 r/m。超級電容器">電容器尤其能提高汽車在冷天的啟動性能(更高的啟動轉矩)，在-20℃時
，由於蓄電池的性能大大下降，很可能難以正常啟動或需多次啟動才能點火，而超級電容器">電容器與蓄電池並聯時僅需一次點火
，其優點是非常明顯的。
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 c  蓄電池應用狀態的改善
超級電容器">電容器與蓄電池並聯時，由於超級電容器">電容器的等效串聯電阻(ESR)遠低於蓄電池的內阻，因此，在啟動瞬間，1 200 A啟動電流中的800 A電流由超級電容器">電容器提供，蓄電池僅提供400 A的電流

，明顯低於僅采用蓄電池的56 0 A，有you效xiao降jiang低di了le蓄xu電dian池chi極ji板ban的de極ji化hua
，阻zu止zhi了le蓄xu電dian池chi內nei阻zu的de上shang升sheng，使shi啟qi動dong過guo程cheng的de平ping穩wen電dian壓ya得de到dao提ti高gao。最zui為wei重zhong要yao的de是shi蓄xu電dian池chi極ji板ban極ji化hua的de減jian輕qing不bu僅jin有you利li於yu延yan長chang蓄xu電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming
，而er且qie也ye可ke以yi消xiao除chu頻pin繁fan啟qi動dong對dui蓄xu電dian池chi壽shou命ming的de影ying響xiang。