直到最近，超級(jí)電容器（超級(jí)電容器）還在電路保護(hù)和短期備用電源等相當(dāng)平凡的任務(wù)中工作，但是應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車(chē)，可再生能源; 隨著能量收集，可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)揮。超級(jí)電容器市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)到110億美元，因?yàn)槌?jí)電容器很快將會(huì)擴(kuò)大與芯片尺寸的MEMS微型超級(jí)電容器的范圍。目前的趨勢(shì)包括混合超級(jí)電容/電池混合設(shè)備，表現(xiàn)得更像一個(gè)理想的電池; 目標(biāo)是用超級(jí)電容代替充電電池，使充電疲勞成為過(guò)去。
超級(jí)電容器，超級(jí)電容器或“超級(jí)電容器” 存在電容器和電池之間的存儲(chǔ)能力，像電池一樣，它們有緩慢釋放能量的能力。與電池不同，超級(jí)電容器可以在幾秒鐘內(nèi)充電，而不會(huì)像充電電池那樣容量下降。他們可以忍受幾乎無(wú)限的充電周期。超級(jí)電容器自1996年以來(lái)一直作為電力儲(chǔ)能電池進(jìn)行批量生產(chǎn)，隨著技術(shù)接近電池的能量密度，超級(jí)電容器準(zhǔn)備高速增長(zhǎng)。超級(jí)電容也具有很長(zhǎng)的使用壽命，而不考慮多個(gè)充電周期。
超級(jí)電容器比普通電容器具有更高的能量密度，但比電池的能量密度更低。理論上，您可以用超級(jí)電容替換電池，但用超級(jí)電容代替整個(gè)Tesla Model S電池組將會(huì)占用過(guò)多的電量。
對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)，超級(jí)電容器在起動(dòng)/停止系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)和充電站中占有一席之地。超級(jí)電容還可以執(zhí)行基本的功能，例如吸收電池的高電流瞬變，這可以延長(zhǎng)電池使用壽命，但代價(jià)是更高的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和更大的空間要求。雖然超級(jí)電容器正在使用，但由于存儲(chǔ)密度更高，電池在短期內(nèi)是電動(dòng)汽車(chē)的主流。為了鼓勵(lì)市場(chǎng)上更多的電動(dòng)汽車(chē)，特斯拉汽車(chē)公司向所有人開(kāi)放了電池專(zhuān)利。特斯拉首席執(zhí)行官伊隆·馬斯克（Elon Musk）表示，這是“開(kāi)源運(yùn)動(dòng)的精神，為電動(dòng)車(chē)技術(shù)的發(fā)展而做的”。
他繼續(xù)說(shuō)道：“技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力并不是由專(zhuān)利來(lái)定義的，歷史已經(jīng)反復(fù)證明，這些專(zhuān)利對(duì)確定的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)說(shuō)是小保護(hù)，而是由公司吸引和激勵(lì)世界上最有才華的工程師我們相信將開(kāi)源哲學(xué)應(yīng)用于我們的專(zhuān)利將會(huì)加強(qiáng)而不是削弱特斯拉在這方面的地位。“

超級(jí)電容器的基本原理
標(biāo)準(zhǔn)電容器在兩個(gè)相對(duì)電極之間的電介質(zhì)材料中累積電荷。超級(jí)電容器不能將能量?jī)?chǔ)存在電介質(zhì)中。通用電氣公司首先在1957年使用碳材料觀察到物理現(xiàn)象，超級(jí)電容器儲(chǔ)存能量。超級(jí)電容使用極高的活性炭表面積，這與高電容有關(guān)。這些雙層電容器也被稱(chēng)為超級(jí)電容器或EDLC（電化學(xué)雙層電容器）。復(fù)合材料，尺寸和幾何形狀影響超級(jí)電容器的法拉值。
電荷通過(guò)在活性炭薄層內(nèi)的離子遷移而累積。當(dāng)在電容器的電極上施加電壓時(shí)，離子遷移以試圖逆轉(zhuǎn)電極上的累積電荷（充電循環(huán)）。帶負(fù)電荷的離子向正極移動(dòng)，反之亦然，產(chǎn)生一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極層。電壓的缺失使得離子返回，并且在相反的方向上移動(dòng)。這是循環(huán)的放電部分。特殊材料提供了一個(gè)推動(dòng)：在開(kāi)發(fā)石墨烯為基礎(chǔ)的超級(jí)電容能量密度相當(dāng)于鎳氫電池，但沒(méi)有可充電電池的缺點(diǎn)。超級(jí)電容器的充電速度非?？欤诔潆娭芷诜矫鎺缀鹾敛涣羟?。

微型超級(jí)電容器
微型超級(jí)電容器是一種駐留在芯片上的微型電源，基于平面石墨烯的器件有望達(dá)到大于電解電容器的功率密度。除了微型MEMS類(lèi)器件之外，它們還適合多次彎曲微型超級(jí)電容器的柔性微器件應(yīng)用，不會(huì)影響性能。這對(duì)于可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是理想的。絲網(wǎng)印刷固態(tài)柔性微型超級(jí)電容器在玻璃，硅基片和紙張上正在開(kāi)發(fā)中。
這對(duì)可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)意義重大。想象一下裝有超級(jí)電容器的旋轉(zhuǎn)齒輪，旋轉(zhuǎn)的齒輪在通過(guò)能源時(shí)給每個(gè)超級(jí)電容器充電?，F(xiàn)在將設(shè)備想象成一個(gè)芯片內(nèi)部的MEMS器件。使用能量收集的當(dāng)前傳感器受到電池充電循環(huán)壽命和充電時(shí)間慢的限制。超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)了快速充電時(shí)間，但仍然沒(méi)有很大的能量?jī)?chǔ)存容量，因此電池是必要的。一個(gè)可以從中受益的應(yīng)用程序是一種即時(shí)充電工具，在這種工具中間歇使用，頻繁的插入/對(duì)接不成問(wèn)題。

應(yīng)用
當(dāng)今的混合動(dòng)力汽車(chē)在停止時(shí)完全關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，然后從超級(jí)電容器開(kāi)始。超級(jí)電容器傳統(tǒng)上被用于突然爆發(fā)能量或爆發(fā)時(shí)使用能量的應(yīng)用。
超級(jí)電容器可以在停電時(shí)用作備用電源，以實(shí)現(xiàn)正確的關(guān)斷順序。智能手機(jī)使用超級(jí)電池備份電池，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和相機(jī)閃光燈。智能電表使用超級(jí)電容作為后備電源。USB產(chǎn)品可能會(huì)將它們用于峰值功率輔助。超級(jí)電容器通常用于太陽(yáng)能系統(tǒng)，傳感器網(wǎng)絡(luò)，能量收集應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)顯示器的零瓦待機(jī)電力。在空閑或待機(jī)模式下，超級(jí)電容，監(jiān)視器和其他電子設(shè)備完全不需要電力，從而提供攔截喚醒信號(hào)所必需的最小功率，并啟動(dòng)微控制器的喚醒序列。這個(gè)設(shè)置被稱(chēng)為零瓦待機(jī)。自動(dòng)水龍頭使用超級(jí)電容器，在下一次充電循環(huán)中有水流發(fā)電。
超級(jí)電容器非常適合適合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的遠(yuǎn)程，無(wú)線或電池供電產(chǎn)品。微型超級(jí)電容器的小尺寸也不會(huì)受到傷害。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是智能傳感器，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供有關(guān)自己或其環(huán)境的數(shù)據(jù)，作為對(duì)整體智能過(guò)程的貢獻(xiàn)，并通過(guò)設(shè)備之間的機(jī)器到機(jī)器通信實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下采取行動(dòng)，盡管人類(lèi)設(shè)置，監(jiān)控和最終控制物聯(lián)網(wǎng)。

創(chuàng)新者
作為超級(jí)電容器創(chuàng)新者，麥克斯韋技術(shù)公司已經(jīng)設(shè)計(jì)了用超級(jí)電容器替代傳統(tǒng)汽車(chē)電池。超級(jí)電容器連接在一個(gè)較小的鉛酸電池上。隨著電力需求峰值（如加速度）的增加，電池所能提供的整體能量有所下降。以較慢，穩(wěn)定的速度放電時(shí)，電池可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。超級(jí)電容可以消除電池的高峰需求。同樣的情況適用于電源。

結(jié)論
直到最近，超級(jí)電容器已經(jīng)被降級(jí)到相當(dāng)普通的應(yīng)用，例如內(nèi)部電池備份和內(nèi)存保護(hù)，但在過(guò)去的幾年里，它已經(jīng)大量擴(kuò)展到智能手機(jī)，混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)以及能量收集。技術(shù)有望用超級(jí)電容器替代更多可再充電電池。