充电仅需30秒的广州有轨电车：超级电容为何如此强大？

超级电容是什么？

它的高速稳定又是怎样做到的呢？

        超级电容是一种通过极化电解质来储能的一种电化学元件，又名电化学电容，双电层电容器，也有人叫它黄金电容、法拉电容；上世纪七、八十年代，超级电容开始发展起来；它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。

        在电子元件分类中，超级电容正好定位于电容和电池之间。比起使用固态电介质的传统电容，单个超级电容可存储多得多的能量。但其存储容量要落后于电池。但是，当超级电容可以储存应用所需的足够能量时，它们就会发挥出多种优势，包括瞬时打开、快速充电等能力，并且不需要太复杂的充电电路。

       在我们的现实生活中，可以经常能够见到电容的影子，不过超级电容电池并不是那么多人知晓，超级电容电池是在超级电容器的基础上研发出来的一种电池，这种电池具有非常显著的特点，是比传统电池更加强势一种电池，优势非常多，在许多方面的应用非常的多，比如说在新能源汽车、有轨电车等等，都可以见到超级电容电池的影子，有人说，超级电容电池的出现以及发展，必将会带来再次的工业革命，极大的提高某些方面的运作能力。

超级电容与电池的关系

在某些应用中，超级电容是电池的替代品；还有一些应用中，超级电容为电池提供支持。有些情况下，超级电容可能无法存储足够的能量，此时就有必要使用电池了。例如，当环境能源(例如太阳)为间歇式时，如在夜间，则存储的能量不仅要用于提供峰值功率，而且还要支撑应用更长的时间。

如果所需峰值功率超过了电池可以提供的量，则电池可以用小功率为超级电容充电，而超级电容来提供大的脉冲功率。这种结构还意味着电池永远不会深度循环，从而延长了电池寿命。超级电容存储物理电荷，而不是像电池那样的化学反应，因此超级电容实际有无限的循环寿命。当超级电容从一只电池充电来提供峰值功率脉冲时，各个脉冲之间存在着一个重要的间隔，如果脉冲相距过近，则让超级电容总是处于充电状态会更有效率。但如果脉冲间距不太近，则能效更高的办法是在峰值功率事件以前为超级电容充电，这也就意味着超级电容的发展将给电池这件事情提供更为广阔的应用空间。

超级电容电池的优点：

1、充电时间

目前的充电桩充一次要几个小时小时。这个是制约锂电池汽车的大难题。而石墨希超级电容短的让人吃惊，如果和充电桩结合起来，这个效率最起码是锂电池不能比的。根据不同的容量和额定工作电压，2.7伏/12000法拉超级电容在30秒内即可充满电，4.2伏/30000法拉超级电容充电时间在1分钟内。

相比活性炭超级电容，石墨烯/活性炭复合电极超级电容能量更大，寿命更长。据说这一技术代表了目前世界超级电容单体技术的水平高，技术研发持续走在世界前列。

2、安全性

实际上目前各类电池安全措施都很好，除了伪劣电池，爆炸的可能性都很低。在锂离子电池中，带有大的危险是中间的有机电解质溶剂，以易燃的醚类最多。当电池因为任何原因短路时，电池内能量会在短时间以热的形式释放出来，点燃这些做为溶剂的醚类，引发爆炸。而超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也不会发生爆。

—风力发电

作为新兴储能元件，超级电容具有循环寿命长，充放时间快等特点，在风力发电机狭小的密闭有限空间轮毂控制柜内，超级电容更具有适应温度范围广，体积小容量大，可焊接，维护简单等优点，在风电设备系统中，超级电容不会过充，过放影响寿命，充放电过程仅仅是物理层面上的变化，不会对常年密闭空间作业的轮毂内部造成二次污染，超级电容以保持稳定的直流电压，保证变桨伺服电机的正常运作。

更换了一部分超级电容以后针对于风能随机性强力，环境恶劣，温度湿度变化大，盐雾污秽侵蚀严重等因素对供电模块影响。可以得出超级电容相比铅酸蓄电池更加稳定，实用性和可行性更强可以预见超级电容的应用在风力发电技术越来越成熟的发展中所占的比例将逐渐上升。所以超级电容做为风力发电机后备电源具有很强的可行性。

—新能源汽车

超级电容在新能源汽车中主要有三类应用：一是作为动力设备，如11路公交即为超级电容大巴，车辆运行中途充电只需30秒，一次充电可行驶5~8公里，既节能环保又兼顾城市景观；二是作为发动机的辅助驱动，在汽车快速启动时提供较大的驱动电流，减少了油耗和不完全燃烧的污染排放；三是对制动能量进行回收利用，当汽车需要加速时，再将这些储存的能量释放出来，提高了能源的使用效率。

—有轨电车

据不完全统计，目前全球已有超过60个国家、300个城市运营现代有轨电车；国内已有50多个城市开展了有轨电车的规划、建设和运营。目前已经运营或试运行的超级电容储能式有轨电车有：广州海珠（7.7km，已运营）；江苏淮安（20.3km试运行）。超级电容储能式有轨电车已逐步融入了城市文化，它已经不仅仅是一种交通工具，而是一种新的生活方式。就如此次广州的有轨电车，30秒的充电时间，已经是在超级电容的一个重要应用。