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超级电容器（图2-21）按储能机理分为双层电容器和赝电容器（也称法拉第准电容器），它是一种新型储能装置，具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，用途广泛。
说明： 赝电容器，也称法拉第准电容器，是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化、还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。赝电容不仅在电极表面，还可在整个电极内部产生，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下，赝电容器可以是双电层电容器电量的10～100倍。
超级电容器是一种电化学元件，但其储能过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，因此超级电容器可反复充放电数十万次。图2-22所示为超级电容器结构。
图2-21 超级电容器
图2-22 超级电容器结构
当外加电压到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场。正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，该电荷分布层叫作双电层，电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上的电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下）；若电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位，则电解液分解，为非正常状态。随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此其性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。超级电容器工作原理如图2-23所示。
图2-23 超级电容器工作原理
超级电容器的面积基于多孔碳材料，该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10Å）相比传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离，使得超级电容器较传统电容器而言有很大的静电容量。