未來的數字世界有望為人們帶來更舒適和更安全的生活。不過，自動駕駛、交通標誌的自動檢測以及許多其他功能都要求不間斷的數據連接
，因此需要安全穩定的持續電源供應。

 

如今
，電信和遠程信息處理中的大多數不間斷電源(UPS)應用都是基於電池技術，甚至用於緩衝峰值負載。在此類應用中，由於電池技術具備相對較高的能量密度
、成熟度以及被使用多年的熟悉度，因而具有一定的優勢。所以，這些應用的架構是專門為配合現有電池技術的特性而設計的。

 

近二十年來
，超級電容器已經成功地在眾多應用中用作峰值和備用電源解決方案，包括風力渦輪機、移動基站、gongyejiqirenyijiqitagezhongdianzishebeihegongyejiqi。jinnianlai，youyugezhongdapiliangyingyongdexuqiubuduanzengchang
，chaojidianrongqiyifazhanchengweinengliangcunchushebei

，congchengbenhexingnengliangfangmianlaikan
，yekeyongzuodaxinghexiaoxingUPS係統的替代品，作為數據中心、醫(yi)院(yuan)和(he)高(gao)科(ke)技(ji)製(zhi)造(zao)工(gong)廠(chang)的(de)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)。典(dian)型(xing)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)係(xi)統(tong)規(gui)模(mo)從(cong)幾(ji)千(qian)瓦(wa)起(qi)步(bu)
，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)模(mo)塊(kuai)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)輕(qing)易(yi)擴(kuo)展(zhan)到(dao)兆(zhao)瓦(wa)級(ji)規(gui)模(mo)的(de)係(xi)統(tong)。在(zai)這(zhe)些(xie)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)，可(ke)以(yi)鏈(lian)接(jie)許(xu)多(duo)單(dan)個(ge)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)單(dan)元(yuan)以(yi)形(xing)成(cheng)模(mo)塊(kuai)甚(shen)至(zhi)係(xi)統(tong)。

非常適合峰值電源和短期備用電源應用

所有這些應用(無論所需的功率等級如何)都需要快速供電，以提供所需的峰值功率或者橋接現今大部分非常短暫的停機時間。如果長時間停電，工廠或係統將被設置為安全狀態(正常關機)。達到峰值功率和橋接時間通常在幾毫秒到20秒之間。超級電容器特別適合這些應用。它們能夠在數秒(或幾分之一秒)內(nei)釋(shi)放(fang)並(bing)恢(hui)複(fu)大(da)部(bu)分(fen)存(cun)儲(chu)的(de)能(neng)量(liang)，並(bing)且(qie)運(yun)作(zuo)無(wu)數(shu)次(ci)而(er)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)損(sun)壞(huai)。在(zai)此(ci)類(lei)應(ying)用(yong)中(zhong)

，它(ta)們(men)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)長(chang)達(da)十(shi)年(nian)甚(shen)至(zhi)更(geng)久(jiu)。它(ta)們(men)也(ye)易(yi)於(yu)操(cao)作(zuo)
，無(wu)需(xu)維(wei)護(hu)或(huo)保(bao)養(yang)，且(qie)非(fei)常(chang)易(yi)於(yu)監(jian)控(kong)。可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)曲(qu)線(xian)輕(qing)鬆(song)評(ping)估(gu)和(he)監(jian)測(ce)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)態(tai)。鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)(目前的主要儲能方法)即ji使shi在zai理li想xiang條tiao件jian下xia的de使shi用yong壽shou命ming亦yi較jiao短duan，並bing且qie會hui因yin為wei其qi電dian化hua學xue成cheng分fen而er導dao致zhi意yi外wai故gu障zhang。與yu超chao級ji電dian容rong器qi相xiang比bi，它ta們men的de監jian測ce和he健jian康kang檢jian查zha要yao複fu雜za得de多duo，成cheng本ben也ye更geng高gao。另ling外wai
，鉛qian酸suan電dian池chi的de製zhi造zao很hen難nan以yi生sheng態tai可ke持chi續xu的de方fang式shi進jin行xing。

 

超級電容器則有所不同：它們的特性是基於具有極大電氣表麵積的活性炭材料。該材料用作電極，而浸漬在電池中的電解質可確保必需的電荷交換。

 

超級電容器設計

根據電荷的狀態，電解質的離子以納米級別的距離堆積在活性炭(碳電極)shang。youyudianrongyubiaomianjizhijiechengzhengbi
，eryudianhexijianjiechengzhengbi
，yincichaojidianrongqikeyicunchudenengliangshichuantongdianrongqideshubaibei。chongdianhefangdianguochengyijingdianxingshifasheng
，erbuhuixiangdianchinayangfashenghuaxuefanying。suoyi，chaojidianrongqikeyigengkuaidibuhuoheshifangcunchudenengliang，qiebuhuijiangdixingneng。zheshiqifeichangshihejuyougaogonglvshuchuhenengliangxuqiuyijiduocixunhuandeyingyong。dianchizuiduokeyicunchu20倍的能量
，而超級電容器具有非常快速的充電/放電特性，其功率密度最多可以達到電池的20倍。

 

電池具有高能量可用性——超級電容器則確保高功率輸出

如ru果guo高gao能neng量liang可ke用yong性xing是shi前qian提ti條tiao件jian
，那na麼me采cai用yong任ren何he一yi種zhong電dian池chi技ji術shu的de電dian池chi存cun儲chu係xi統tong都dou會hui是shi首shou選xuan，盡jin管guan它ta存cun在zai一yi些xie已yi知zhi的de缺que點dian。然ran而er
，電dian池chi和he超chao級ji電dian容rong器qi的de組zu合he使shi用yong越yue來lai越yue多duo。值zhi得de注zhu意yi的de是shi，兩liang種zhong存cun儲chu技ji術shu具ju有you不bu同tong的de電dian勢shi特te性xing：電池通過氧化還原反應(即法拉第或傳質過程)存儲和提供能量，因此保持幾乎恒定的電勢
，直到反應物料耗盡。另一方麵
，超級電容器的電壓則隨著存儲的電荷而變化。

 

電池和超級電容器的完美組合

電池和超級電容器的直接並聯組合，可以為電信和遠程信息處理中的應用帶來很大的益處。例如，如果單個鋰電池(~4 V)通過兩個串聯的超級電容器(~2.5 V)進jin行xing並bing聯lian，那na麼me超chao級ji電dian容rong器qi將jiang在zai傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong提ti供gong大da部bu分fen所suo需xu的de峰feng值zhi功gong率lv，這zhe是shi由you於yu它ta的de內nei部bu電dian阻zu非fei常chang低di。鋰li離li子zi電dian池chi則ze提ti供gong全quan部bu的de備bei用yong電dian源yuan。這zhe種zhong組zu合he大da大da縮suo短duan了le操cao作zuo時shi間jian。類lei似si的de示shi例li可ke以yi在zai電dian信xin基ji站zhan的de電dian源yuan中zhong找zhao到dao。電dian信xin基ji站zhan需xu要yao本ben地di能neng量liang存cun儲chu，以yi防fang電dian源yuan線xian中zhong出chu現xian電dian壓ya驟zhou降jiang和he持chi續xu幾ji毫hao秒miao至zhi幾ji秒miao鍾zhong的de中zhong斷duan。

 

有源並聯組合需要一個盡可能高效的功率處理器和一個雙向DC/DCzhuanhuanqi，gaizhuanhuanqinenggouqingyidiyingduishuruduandekuandianyabodong

，bingqielijijinxingdianyuanfanzhuanerbuhuishiqukongzhi。pingjiejidideneibudianzu，rujindechaojidianrongqitigongleshixiangaoxiaodianyuanxitong(超電容器加DC/DC轉換器)要求的高於90%效(xiao)能(neng)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。當(dang)然(ran)，成(cheng)本(ben)也(ye)是(shi)不(bu)能(neng)忽(hu)略(lve)的(de)。不(bu)過(guo)，總(zong)體(ti)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)了(le)組(zu)合(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)優(you)勢(shi)。使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)測(ce)試(shi)表(biao)明(ming)，結(jie)合(he)使(shi)用(yong)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)可(ke)以(yi)大(da)大(da)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)存(cun)儲(chu)係(xi)統(tong)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，並(bing)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)可(ke)用(yong)性(xing)。目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)各(ge)地(di)的(de)許(xu)多(duo)企(qi)業(ye)都(dou)專(zhuan)注(zhu)於(yu)研(yan)究(jiu)組(zu)合(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，並(bing)且(qie)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)了(le)必(bi)需(xu)的(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)。

 

超級電容器以活性炭作為電極材料。