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電容器的基本作用
就是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現象，使得電容器有著種種不同的用途，例如在電動馬達中，我們用它來產生相移; 在照相閃光燈中，用它來產生高能量的瞬間放電等等; 而在電子電路中，電容器不同性質的用途尤多，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均來自充電與放電。 ●耦合：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。 ●濾波：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。 ●退耦：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。 ●高頻消振：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。 ●諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。 ●旁路：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。 ●中和：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激。 ●定時：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數大小的作用。 ●積分：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，采用這種積分電容電路，可以從場復合同步信號中取出場同步信號。 ●微分：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發器電路中為了得到尖頂觸發信號，采用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈沖）信號中得到尖頂脈沖觸發信號。 ●補償：用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。 ●自舉：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。 ●分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。 ●負載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率的有效外界電容。負載電容常用的標準值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負載電容可以根據具體情況作適當的調整，通過調整一般可以將諧振器的工作頻率調到標稱值。

電容器工作原理
從電容器的結構上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質（包括空氣）構成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），但是由于中間的絕緣物質，所以整個電容器是不導電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質都是相對絕緣的，當物質兩端的電壓加大到一定程度后，物質是都可以導電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當做絕緣體看。 但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數。實際上，電流是通過場的形式在電容器間通過的。

超級電容器
超級電容器又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)是一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保等特點。超級電容器用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源，可提供超大電流的電力；用作車輛啟動電源，啟動效率和可靠性都比傳統的蓄電池高，可以全部或部分替代傳統的蓄電池；用作車輛的牽引能源可以生產電動汽車、替代傳統的內燃機、改造現有的無軌電車；用在軍事上可保證坦克車、裝甲車等戰車的順利啟動（尤其是在寒冷的冬季）、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機電設備的儲能能源。
由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內燃機尾氣排放對環境的污染越來越嚴重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內燃機的新型能源裝置。已經進行混合動力、燃料電池、化學電池產品及應用的研究與開發，取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學電池污染環境、系統復雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。而超級電容器以其優異的特性揚長避短，可以部分或全部替代傳統的化學電池用于車輛的牽引電源和啟動能源，并且具有比傳統的化學電池更加廣泛的用途。正因為如此，世界各國（特別是西方發達國家）都不遺余力地對超級電容器進行研究與開發。其中美國、日本和俄羅斯等國家不僅在研發生產上走在前面，而且還建立了專門的國家管理機構（如：美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國家發展計劃，由國家投入巨資和人力，積極推進。就超級電容器技術水平而言，目前俄羅斯走在世界前面，其產品已經進行商業化生產和應用，并被第17屆國際電動車年會（EVS—17）評為最先進產品，日本、德國、法國、英國、澳大利亞等國家也在急起直追，目前各國推廣應用超級電容器的領域已相當廣泛。在我國推廣使用超級電容器，能夠減少石油消耗，減輕對石油進口的依賴，有利于國家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題；有利于解決戰車的低溫啟動問題。目前，國內主要有10余家企業在進行超級電容器的研發
超級電容器是建立在德國物理學家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎上的一種全新的電容器。眾所周知，插入電解質溶液中的金屬電極表面與液面兩側會出現符號相反的過剩電荷，從而使相間產生電位差。那么，如果在電解液中同時插入兩個電極，并在其間施加一個小于電解質溶液分解電壓的電壓，這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動，并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層，它所形成的雙電層和傳統電容器中的電介質在電場作用下產生的極化電荷相似，從而產生電容效應，緊密的雙電層近似于平板電容器，但是，由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多，因而具有比普通電容器更大的容量。
雙電層電容器與鋁電解電容器相比內阻較大，因此，可在無負載電阻情況下直接充電，如果出現過電壓充電的情況，雙電層電容器將會開路而不致損壞器件，這一特點與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電層電容器與可充電電池相比，可進行不限流充電，且充電次數可達106次以上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。

超級電容器-特性
超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
傳統電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷制得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。

超級電容器-原理
超級電容器的原理并非新技術，常見的超級電容器大多是雙電層結構，同電解電容器相比，這種超級電容器能量密度和功率密度都非常高。同傳統的電容器和二次電池相比，超級電容器儲存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對環境無污染、循環壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點。
其基本原理為：當向電極充電時，處于理想極化電極狀態的電極表面電荷將吸引周圍電解質溶液中的異性離子，使這些離子附于電極表面上形成雙電荷層，構成雙電層電容。由于兩電荷層的距離非常小（一般0.5nm以下），再加之采用特殊電極結構，使電極表面積成萬倍的增加，從而產生極大的電容量。

超級電容器-分類
超級電容器的類型比較多，按不同方式可以分為多種產品，以下作簡單介紹。
按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器：
雙電層型超級電容器，包括
1.活性碳電極材料，采用了高比表面積的活性炭材料經過成型制備電極。
2.碳纖維電極材料，采用活性炭纖維成形材料，如布、氈等經過增強，噴涂或熔融金屬增強其導電性制備電極。
3.碳氣凝膠電極材料，采用前驅材料制備凝膠，經過炭化活化得到電極材料。
4.碳納米管電極材料，碳納米管具有極好的中孔性能和導電性，采用高比表面積的碳納米管材料，可以制得非常優良的超級電容器電極。
以上電極材料可以制成：
1.平板型超級電容器，在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極，另外也有Econd公司產品為典型代表的多層疊片串聯組合而成的高壓超級電容器，可以達到300V以上的工作電壓。
2.繞卷型溶劑電容器，采用電極材料涂覆在集流體上，經過繞制得到，這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。
贗電容型超級電容器：
超級電容器包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料，金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料，活性炭作為負極材料制備的超級電容器，導電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經P型或N型或P/N型摻雜制取電極，以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它類型多處于研究階段，還沒有實現產業化生產。
按電解質類型可以分為水性電解質和有機電解質類型：
水性電解質，包括以下幾類
1.酸性電解質，多采用36％的H2SO4水溶液作為電解質。
2.堿性電解質，通常采用KOH、NaOH等強堿作為電解質，水作為溶劑。
3.中性電解質，通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質，水作為溶劑，多用于氧化錳電極材料的電解液。
有機電解質
通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質，有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶劑，電解質在溶劑中接近飽和溶解度。
另外還可以分為：
1.液體電解質超級電容器，多數超級電容器電解質均為液態。
2.固體電解質超級電容器，隨著鋰離子電池固態電解液的發展，應用于超級電容器的電解質也對凝膠電解質和PEO等固體電解質進行研究。

超級電容器-工藝
超級電容器的工藝流程為：配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測→包裝。
超級電容器在結構上與電解電容器非常相似，它們的主要區別在于電極材料。早期的超級電容器的電極采用碳，碳電極材料的表面積很大，電容的大小取決于表面積和電極的距離，這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離，使超級電容器的容值可以非常大，大多數超級電容器可以做到法拉級，一般情況下容值范圍可達1-5000F。
超級電容器通常包含雙電極、電解質、集流體、隔離物四個部件。超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的電容量的。在超級電容器中，采用活性炭材料制作成多孔電極，同時在相對的兩個多孔炭電極之間充填電解質溶液，當在兩端施加電壓時，相對的多孔電極上分別聚集正負電子，而電解質溶液中的正負離子將由于電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上，從而形成雙集電層。

超級電容器-優點
如果使用不當會造成電解質泄漏等現象；和鋁電解電容器相比，它內阻較大，因而不可以用于交流電路；
1、超級電容器不同于電池，在某些應用領域，它可能優于電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來，不失為一種更好的途徑。
2、超級電容器在其額定電壓范圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。
3、超級電容器的荷電狀態（SOC）與電壓構成簡單的函數，而電池的荷電狀態則包括多樣復雜的換算。
4、超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以存儲更多的能量。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。
5、超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
6、超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
7、超級電容器可以反復循環數十萬次，而電池壽命僅幾百個循環

超級電容器-選擇
超級電容器的兩個主要應用：高功率脈沖應用和瞬時功率保持。高功率脈沖應用的特征：瞬時流向負載大電流；瞬時功率保持應用的特征：要求持續向負載提供功率，持續時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型應用：斷電時磁盤驅動頭的復位。不同的應用對超電容的參數要求也是不同的。高功率脈沖應用是利用超電容較小的內阻(R)，而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。
不管是功率保持還是功率脈沖應用都可以用上公式計算．當電路的工作電壓超過超電容的工作電壓時，可以用相同的電容器串聯．一般地，串聯應該保持平衡以確保電壓平均分配．在脈沖功率應用中由超電容內阻引起的壓降通常是次要因素。電容器超低的內阻提供一種克服傳統電池系統阻抗大的全新的解決方案。

超級電容器-應用領域
超級電容器的應用范圍極為廣泛，小到存儲器的備用電源、電動玩具的電源，大到航天導彈發射的大功率啟動系統、電動汽車的能量功率系統等一切與能量功率相關的儀器設備系統均有超級電容器的身影。
超級電容器在軍用、民用領域均有廣泛的應用前景。小電流放電的雙電層電容器可用作微機等的備用電源或小型裝置如玩具、打印機、報警器、信號燈等的一次電源；安培級大電流放電雙電層電容器可單獨或與蓄電池一起構成電源系統，既可作為起動電源也可作為小型負載的驅動電源，如用于坦克、飛機、火箭、導彈等作為起動電源；人造衛星、宇宙飛船空間站、潛艇水下推進，尤其是在電動車輛方面的應用越來越多；利用其良好充放電性能可作為快速充電簡易電源；利用其輸入小電流輸出大電流可作為充放電周期循環的電源；因其容量大，還可用于微分和積分電路、簡易計時電路、超低頻信號處理電路等。隨著電極材料的改進和電解質的合理選用，雙電層電容器的功率密度和能量密度逐步向理論值靠近，其應用前景更為廣闊。
超級電容器的研究目標之一是單獨用雙電層電容器或將其與蓄電池聯用，作為電動汽車和混合動力汽車的動力電源。上千法拉級的雙電層電容器用作電動汽車的短時驅動電源，可以在汽車啟動和爬坡時快速提供大電流從而獲得大功率以提供強大的動力；在正常行駛時由蓄電池快速充電；在剎車時快速存儲發電機產生的瞬時大電流，回收能量。這可以減少電動汽車對蓄電池大電流放電的限制，極大的延長蓄電池的循環使用壽命，提高電動汽車的實用性。日本富士重工推出的電動汽車已經使用日立機電制作的鋰離子蓄電池和松下電器制作的儲能電容器的聯用裝置；日本本田公司更是將雙電層電容器與汽油機相結合，研制出一種綜合電動機助力器系統，使內燃機主要工作在最佳工況點附近，大大降低內燃機的排放，并可回收制動能量，通過裝在小客車上極大的降低汽油機燃油消耗量成為低排放的節能汽車；日本豐田公司研制的混合電動汽車，其排放與傳統汽油機車相比CO2下降50％，HC、CO和NOx排放降低90％，燃油節省一半。
電動助力車市場正在大力擴展，其電源與電動汽車相似，蓄電池由于其充放電電流要求苛刻，能量難以進行瞬時回收，同時其功率性能不佳也直接影響其應用，而超級電容器非常容易滿足這些要求，采用超級電容器在其起動、加速與爬坡時對系統進行能源補充，并在剎車時完全回收能量，提高系統性能。在風力發電或太陽能發電系統中，由于風力與太陽能的不穩定性，會引起蓄電池反復頻繁充電，結果大大縮短電池壽命，利用雙電層電容器吸收或補充電能的波動，可以輕易解決這一問題。此外，在有瞬間強負載系統中，利用雙電層電容器可以起到穩定系統電壓，減少系統電源容量配制的作用。
超級電容器在有些場合可以替代電池工作，同時，可以避免由于瞬間負載變化而產生的誤操作。在便攜式儀器儀
超級電容器表中驅動微電機、繼電器、電磁閥等，在一些帶有機械動作功能的電話中，由于電話網的電流較小，不可能實現動作功能，因此要有一個電源對這一動作進行支持，電池也是一種選擇，由于存在更換及維修的問題，超級電容器顯示出優越性。
超級電容器還可用于對照相機閃光燈進行供電，可以使閃光燈達到連續使用的性能，從而提高照相機連續拍攝的能力；另外，德國Epcos公司還用該器件對相機快門進行控制。機動無線通訊設備往往采用脈沖的方式保持聯絡，由于雙電層電容器的瞬時充放電能力強，可以提供的功率大，在這一領域的應用也非常廣闊。
大容量超級電容器的另一個重要應用在電力系統上，運用超級電容器進行重要系統的瞬態穩壓穩流，特別是在大功率系統上，幾乎是不可替代的器件。在這方面，據華北電力大學電能質量所的調查，在眾多大型石化、電子、紡織等企業，各企業每年因電力波動的損失可能高達上千萬；另外，芯片企業在選址時考慮電力的波動也是一個非常重要的環節，而超級電容器系統則可以完全解決這個問題。
另外，隨著電子與能源工業的發展，超級電容器在短時UPS系統、太陽能電源系統、汽車防盜系統等免維護系統上具有不可替代的作用，在一些電磁操作機構電源、汽車音響系統等領域均具有非常廣泛的應用。
1、稅控機、稅控加油機、真空開關、智能表、遠程抄表系統、儀器儀表、數碼相機、掌上電腦、電子門鎖、程控交換機、無繩電話等的時鐘芯片、靜態隨機存貯器、數據傳輸系統等微小電流供電的后備電源。
2、智能表（智能電表、智能水表、智能煤氣表、智能熱量表）作電磁閥的啟動電源
3、太陽能警示燈，航標燈等太陽能產品中代替充電電池。
4、手搖發電手電筒等小型充電產品中代替充電電池。
5、電動玩具電動機、語音IC、LED發光器等小功率電器的驅動電源。　
超級電容器是介于傳統電容器和蓄電池之間的一種新型儲能裝置,它具有功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護、經濟環保等優點。

超級電容器-前景分析

從結構上看，超級電容器主要由電極、電解質、隔膜、端板、引線和封裝材料組成，其中電極、電解質和隔膜的組成和質量對超級電容器的性能起著決定性的影響，采用何種電極板和電解質材料將基本決定最終產品的類型與特性。
2007年1月16日，美國得克薩斯州一家研制電動汽車儲能裝置，名為EEStor的公司打破沉默，對外宣告了他們“里程碑”式的成果：他們的自動生產線已經由獨立的第三方分析驗收，其產品的關鍵物質鋇鈦酸鹽粉末已經完成了最初的純化，純度達到了99.9994%。

這一技術一旦進入成熟的工業生產，他們所研制的新型超級電容器動力系統將替代包括從電動汽車到筆記本電腦的一切電化學電池。按照2006年4月發表的專利，EEStor這種能量存儲裝置是用陶瓷粉末涂在鋁氧化物和玻璃的表面。從技術上說，它并不是電池，而是一種超級電容器，它在5分鐘內充的電能可以讓一個電動車走500英里，電費只有9美元。而燒汽油的內燃機車走相同里程則要花費60美元。

與傳統的電化學電池相比，超級電容器有很多好處。它可以無限制地接受無數次放電和充電，，超級電容器沒有“記憶”。但是，一般的超級電容器也有其弱點，就是能量存儲率有限，市場上的高端超級電容器每0.4536千克的存儲能量只有鋰電池的1/25。

而EEStor開發的超級電容器，由于鋇鈦酸鹽有足夠的純度，存儲能量的能力大大提高。EEStor公司負責人聲稱，該超級電容器每公斤所存儲的能量可達0.28千瓦時，相比之下，每公斤鋰電池是0.12千瓦時，鉛酸電池只有0.032千瓦時，這就讓超級電容器有了可用在從電動車、起搏器到現代化武器等多種領域的可能。好的鉛酸電池能充電500～700次，而根據EEStor的聲明，新的超級電容器可反復充電100萬次以上，也不會出現材料降解問題。而且，由于它不是化學電池，而是一種固體狀態的能量儲存系統，不會出現鋰電池那種過熱甚至爆炸的危險，沒有安全隱患。

這一發明的意義相當重大，該突破不僅從根本上改變了電動車在交通運輸中的位置，也將改進諸如風能、太陽能等間歇性能源的利用性能，增進了電網的效率和穩定性，滿足人們能源安全的需求，減少對石油的依賴。顯然，該突破也對下一代鋰電池的研制者造成威脅。EEStor公司負責人暗示，他們的技術不僅適用于小型旅客電動車，還可能取代220500瓦的大型汽車