​超级电容的基本原理   双电层电容是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。   众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。   双电层电容与铝电解电容器相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10^6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件   基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5nm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量​

​震惊！我国成功解决超级电容炭被“卡脖子”问题   经过材启新材料团队的共同努力，材启新材料终于攻破电容石墨烯的种种技术难关，成功研发出高电压高能量密度超级电容电极材料电容石墨烯，这将真正解决国家超级电容炭被“卡脖子”问题。   众所周知，自工业革命以来，能源危机已经逐渐显现，由能源而引发的种种问题也在当今社会展露无疑。因此针对新能源的开发与应用愈发迫切，由能源危机引发的种种问题亟待解决。开发新型可再生能源成为当今社会的热点，然而利用可再生能源的前提是首先需将其转化为电能后才能加以利用，因此在新能源发展的整个过程还存在着一个亟待解决的关键技术性问题，即能量的存储。   目前，市场主流的储能器件有锂离子电池、超级电容器、燃料电池等，而他们又具有各自的应用特色。锂离子电池虽然能量密度高，但是快速充放问题一直很难突破并且伴随着一系列安全隐患，如自燃等隐患；与锂离子电池相比，超级电容器具有功率密度高、循环寿命长（50~100万次）、使用温度范围宽、安全可靠、环境友好等特点，因此市场发展势头十分强劲。超级电容器作为储能家族中重要的一员，展现出了优异的储能性能，目前超级电容器的能量密度已经得到很大的提升，能量密度已经不弱于早期的铅酸电池。如今市场对超级电容器的投资规模也与日俱增，据中商产业研究院预测，到2022年我国超级电容器市场规模有望达200亿元。   超级电容器按照储能机理可分为双电层超级电容器和赝电容超级电容器。超级电容器不仅能在新能源汽车、轨道交通、航空航天、电力电气、消费电子等众多领域；还在光伏、风电、机械能回收、智慧城市、国防建设等领域有着广泛的应用等。   超级电容器的电极材料是决定超级电容器性能优劣的重要影响因素，电极材料在超级电容器的成本中约占到30%~40%的份额。超级电容器电极材料主要分为活性炭材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。从材料成本讲，电容活性炭材料是最经济的电极材料，但是国内的电容炭研发起步较晚，量产和应用滞后，因此我国超级电容器的电容炭90%依赖于进口，其中日本可乐丽活性炭电极材料占据我国的市场份额近70%，进口电容炭价格高达50万/吨，高端电容炭超100万/吨，这严重制约了我国超级电容器的发展。   经过材启新材料团队长期的不懈努力，终于实现高压高能量密度电容石墨烯的规模量产中试，年内进行扩大产线建设，预计产量可达150吨。材启新材料量产中试的电容石墨烯电极材料的性能经过大规模的测试，展现出了优异的比电容。在水系电解液中表现高达200F/g的质量比电容，超过市场上商用的超级电容炭，经过30000圈的循环测试，比电容未见明显的衰减，并且开发出不同种类的电容石墨烯，以满足于不同种类的电解液的使用，胜任于不同应用场景，使其拥有更高的能量密度、更宽的工作温度范围、更加安全环保等优良特性。经过测试，电容石墨烯在电压窗口为3V时展现出34Wh/kg、3.5V展现出45Wh/kg、4V展现出60Wh/kg的超高电极能量密度。材启电容石墨烯具有超高耐压性能，并且高电压的脉冲不会对电极材料造成明显的损伤。材启电容石墨烯在超级电容的使用上，与目前商用电容炭相比展现出了优异性能。材启新材料量产的电容石墨烯的预售价与目前市场上的电容炭以及石墨烯的售价相比将更具有的竞争力。​

​超级电容器该怎么进行维护？   超级电容器作为新型的储能装置，具有大容量、高密度、耐用且适用范围广泛等优点，受到越来越多人们的青睐。不过，超级电容器在使用过程中也要注意维护和保养，这样才能使用更久，而且更好地发挥它的优点。今天我就来为大家介绍一下超级电容器日常维护保养的小技巧！1、保持电压   超级电容器对于电压的要求是比较严格的，如果超过了它的额定电压，就会出现电解液分解的情况，这样会直接影响超级电容器的使用寿命。所以我们在维修养护的时候要首先关注到超级电容器的电压，如果发现电压不合适应及时进行调整。2、储存环境   正确的储存环境是保护超级电容器性能以及寿命的关键要点，所以在后续的使用过程中我们应该将超级电容器存储在适宜的环境之中。温度方面要保持在零下40℃-50摄氏度之间，湿度保持在60%以下，另外还要注意储存超级电容器应避开有毒有害或存在腐蚀性气体液体的环境之中，否则会腐蚀电容器，影响使用。3、电容极性   除了电压标准，超级电容器有自己固定的电极，所以在使用前要确定好超级电容器的电极，在维修养护过程中也要时常进行检查，这样可以有效避免因电容器极性而影响电容器的性能和寿命。4、定期检查   最后，除了以上需要关注到的方面，想要超级电容器长久的使用离不开我们定期的检查，定期检查可以发现存在的隐患和问题，然后对于故障问题及时进行处理，这样才能保证电容器更好地适用，也免去了使用过程中可能会发生的不便。​

超级电容器优劣势之优势  简单概括一下三者结构和原理上的区别，就是传统电容器和超级电容器都是以物理反应为主，因此充放电速度较快，对工作温度要求低，使用次数也可以更长。而相比传统电容器，超级电容器在材料和结构上拥有更大表面积，更多层数以及双电层效应等优势，因此能量密度比传统电容器更高，锂电池的充放电都是化学反应，能够存储的能量更多，但是对于工作温度要求更加严格，电池寿命也会随着材料的损耗而降低。  首先我们来硬核量化一下两者的区别，超级电容器和锂离子电池在充电速度、循环寿命、能量密度、工作温度、内阻等各方面的数据对比。我们先来看最关心的指标充电速度，锂电池目前主流的充电速度在1~3c量产最快可以达到6c也就是说锂电池一般需要10分钟到一个小时才可以充满，而超级电状器的充电速度在1~30秒钟，支撑着这种充电速度是它足够大的功率密度，所谓功率密度就是同样重量的锂电池或者超级电容，可以什么样的速率去释放能量？  锂电池的功率密度小于1000瓦每千克，也就是说如果要驱动功率200千瓦的电动车，至少需要200公斤的电池，而超级电容的功率密度超过了1万瓦每千克，是锂电池的10倍，驱动同样200千瓦的电动车就只需要20公斤的超级电容就够了。然后我们要考察的指标是循环寿命，了解电动车的同学应该知道锂电池的循环寿命也是一大技术挑战，即便是循环寿命更高的磷酸铁锂电池，最高的循环寿命也只有9400左右，并且快充的使用会进一步的减小电池的寿命，而超级电容的循环次数可以超过10万次，最高可以达到50万次，是锂电池在50倍以上。  不仅如此，超级电容的那一组比锂电池也会更小一些，电池的内阻是电池发热以及限制快充的一大阻碍，而根据北京科技大学的研究，超级电容的内阻比fp电池的内阻要小一半以上，跟那组同样重要的是工作温度，锂电池对于温度的要求非常的严苛，天气太冷了不能充电，天气太热了又会影响电车的寿命，以至于很多人都把电动车称作电动机。  而作为对比，超级电容器可以在-40度到65度之间灵活的充放电，因此几乎可以应对我们生活中所有的环境温度，但跟锂电池比起来超级电容器的好处太多了，冲的快寿命长，而且皮实耐用，为什么超级电容器没有早早的替代锂电池呢？

​  超级电容器优劣势之锂电池与超级电容    接下来我们再讲一讲电池，以我们常用的锂电池为例，我们如果拆开一颗圆柱电池，会发现这样的结构，它包含正极、负极、电解质和隔膜。需要注意的是这里的正负极之间是电解质，而不是电介质，解和介这一字之差对应的含义几乎是完全相反的。    这里的电解质富含着各种的离子，用来帮助电流的传输，而电容器中间的电介质是绝缘体，用来阻挡电子的流动。锂电池充电的时候，在正电的锂离子从正极经过电脂质移动到负极和电子结合成新的化合物，放电时这种化合物在转化成锂离子再回到了正极，因此整个过程是化学反应，并且可能会产生不稳定的产物以及释放热量和氧气，整个过程对于温度也会更加的敏感。同时电子移动的速度也没有办法像电容器的物理变化那样快，而且随着多次充放电的化学反应，电极材料的寿命也会逐渐的降低，所以锂电池的稳定性，充电速度以及寿命损耗是三大挑战。        最后来到今天的主角超级电容器，我们都想知道它到底凭什么叫超级，和传统电容器的简单结构相比，超级电容器一般由正负电极电解液和隔膜组成的，听起来是不是很像锂电池的结构呢？超级电容器是一种介于传统电容器和化学电池之间的储能器件，我们拿其中的双电层电容器结构距离平面电极和电介质之间充满着电解液，充电时在电极表面聚集的电荷，还会吸引电解质中扩散的正负离子，吸附在电极的表面定向排列，形成双电层结构，从而存储更多电荷。    而放电时电子在电路中流动而形成双电层的正负离子，就会从电极表面回到电解液中，整个充放电只涉及电荷的物理迁移过程，不涉及化学反应，电解液也不会消耗，从而具有10万次以上的充放电循环寿命。同时超级电容器的电极主要由大比表面积的碳基材料构成，比如活性炭、碳纳米管石墨烯等等，可以和电解液充分的接触，从而携带的电量更大，电极的表面积可以有多大。以活性炭电极为例，每克的表面积可以达到1000平方米，让超级电容器在同样的体积下可以携带比普通电容器多几千倍的电量。

​超级电容让储能电站更为安全!储能电站更安全、稳定运行　　随着“十四五”双碳目标的提出，全国各地都在推广太阳能与风力发电等新型清洁能源的项目，同时，与之配套的电化学储能电站的热度也越来越高，但是储能电站存在的巨大安全隐患也使人们对它保持观望。兆瓦级超级电容储能也在十四五新型储能发展实施方案中被明确列入。储能电站更安全、稳定运行　　电化学储能电站由变电站、PCS、控制单元和储能单元等多个部件构成，超级电容是应用在储能单元的重要组件，其拥有长期寿命的同时还具有安全可靠稳定的特性，加上全周期使用成本的优势，使得超级电容在储能市场将大有作为。同时，超级电容还可配合电池储能使用起到减少电池系统的循环次数，并可快速大功率投切起到保护电池安全的重要作用。超级电容对提高储能系统的安全性，提升储能器件的使用寿命拥有得天独厚的优势。   超级电容器，给您更快、更强、更安全的体验！它是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，通过电解质极化或表面快速法拉第反应来储存电荷，容量可达几百至上千法拉，可以满足各种新兴行业的需求。超级电容器的充放电速度快、输出功率大、温度特性好、寿命长、易于控制、安全，让您在每一次使用时都能体验到最快、最强、最安全的体验，让您的工作更加高效、轻松！平尚科技为您解决采购烦恼！​

​贴片电容的驱动力    贴片电容（MLCC）由陶瓷层和内、外电极多层叠加而来，形似一块千层蛋糕。常见尺寸为3216、2012、1608、1005、0603等，这里说一下命名含义，例如3216=3.2mm*1.6mm，以此类推，数值越大表明体积越宽厚。    MLCC分为低端与高端两种产品线，主要区别在于高温、高压、高电容量、长寿命等性能指标上，高端MLCC往往需要在限制的尺寸下达到上述的性能，并且还要求稳定性，一般应用于汽车、军用及部分工业领域。    MLCC下游应用包括消费电子、工业、通信、汽车、军工等。摩根士丹利数据显示，消费电子为主要应用领域，约占整体市场的44%。我们看下MLCC在几个应用领域的用量：    消费电子方面，据统计，高端机的MLCC平均用量在1000-1200只，从整个手机市场来看平均用量为800只/部。历代iPhone的MLCC用量统计，MLCC用量由初代iPhone的177只增加到iPhoneX的1100只。预测，单部5G手机的MLCC需求量比4G手机增加30-40%，5G单机MLCC用量将增加到1000只，预计未来3年手机MLCC需求量保持10%左右的增长。   5G基站方面，5G基站对于MLCC需求主要来自基带处理单元（BBU）和有源天线处理单元（AAU），其中BBU需要高容值电容，AAU有大量大功率高Q值电容的需求，且5G基站对MLCC的可靠性要求更严格。VENKEL估计，5G基站MLCC用量与4G基站平均用量3750颗相比，提升将超过3倍。    MLCC在汽车中的应用相当广泛，包括ADAS、各种控制系统、卫星定位系统、电池管理等，都对MLCC有着很大的需求量。集微咨询的数据显示，在传统燃油车中，MLCC遍布于各个电子系统，如动力系统、安全系统、舒适系统、娱乐系统等。具体来看，动力系统需约600颗；安全系统用量最多，大概需要1000-1500颗MLCC；舒适系统需求近1000颗；娱乐系统也需要500颗以上，并随着显示屏等车内电子器件的增加而持续增加。   汽车被称为“MLCC的集合体”，也是“MLCC的博物馆”。如果电动化和高度的自动驾驶功能的配置继续深化的话，MLCC的使用量肯定还会进一步增加。   据数据，2021年，高端智能手机上使用的MLCC数量已超1000个，而1辆传统燃油车汽车上使用MLCC的数量大约是3000-5000颗。预计今后汽车上使用的MLCC在种类和数量上都会进一步增加，一辆混合动力汽车的MLCC需求量在12000颗左右，而纯电动汽车可达到18000颗左右，例如某款具备L2+自动驾驶的电动汽车上，MLCC使用数量达到1万颗以上，部分高端车型对MLCC的用量甚至达到3万颗。    2020年全球车用MLCC需求量约为3790亿只，同比增长9.1%，预计到2025年全球车用MLCC需求量将达到4730亿只，平均年增长率约为4.6%。

​电子行业的基石“电子之米”被动元件是必不可缺的基础元件，是电子行业的基石，被称为“电子之米”。虽然被动元件生产工艺较主动元件相对简单，不追求先进工艺，也不追求快速迭代，投入规模也相对较小，但它的市场同样相当广阔，在新兴领域如5G通信、云计算、电动汽车等有着持续增长的需求。被动元件一般分为RCL元件和射频元件，其中RCL元件指的是电阻（R）、电容（C）、电感（L）；射频元件分为滤波器、天线、谐振器等。RCL元件是被动元件中应用最为广泛，约占总产值的90%。电容是存储电量和电能的元件，是最常用的电子元件之一，也是三大被动元件中产值最高，占比达62%。电容可以分为铝电解电容、钽电解电容、陶瓷电容和薄膜电容。铝电解电容用于通信、新能源汽车等领域；钽电解电容应用于军事通信、航空航天、工业控制等领域；薄膜电容用于新能源汽车、光伏、电源等领域。陶瓷电容分为单层、片式多层和引线式多层，在整个电容市场中占比最高，2019年占比达52%。其中，片式多层陶瓷电容（MLCC）是主要的产品类型，具有体积小、寿命长、耐高温等优点。受益于消费电子、汽车等市场的蓬勃发展，MLCC成为用量最大、发展最快的电子元件之一，也因其小型化和大容量化，正逐步抢夺铝电解、钽电解、薄膜电容的市场。电阻主要作用是控制电压和电流，根据阻值分为固定电阻、可调电阻、特种电阻。固定电阻在电阻总体中占比最大，而片式电阻在固定电阻中应用最为广泛。片石电阻分为薄膜电阻和厚膜电阻，后者是目前常用类型。片式电阻主要应用于汽车电子、通信、消费类领域。根据风华高科给出的数据，2020年全球片式电阻需求为3500亿只/月，年需求量在41860亿只左右，到2025年将达到5136亿只/月。其中，片式电阻在汽车电子领域，2020年年需求量为4200亿只，到2023年增长至5590亿只。电感是能够将电能作为磁能而存储起来的元件，主要作用是筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等。电感分为高频电感、功率电感、EMI电感。其中，高频电感用于消费电子等产品的射频电路中，功率电感用于DCDC电路中，EMI电感主要为了去除干扰。电感一般用于特定电路中，所以无法标准化生产，但是几乎在所有电子产品中都会用到。目前，移动通信是电感下游最大的应用领域，2020年占比达35%，而汽车在13%左右。新能源汽车由于新增了OBC、DCDC、逆变器等部分，包括电感在内的磁性元件的单车用量将大幅增长。据测算，传统燃油车磁性元件单车价值量大约为100-200元，基于400V平台的新能源车单车价值量为1200-1300元；升级至800V平台的新能源车单车磁性元件价值量将会进一步提升。​

首先，了解贴片电容的简介：贴片电容【MLCC】是电容器中体积最小的，贴片电解电容，贴片铝电解电容，阴极采用的材料是电解液，是我们见得最多使用最广泛的电容。其次，分析贴片电容与贴片电解电容的区别：贴片电容1、贴片电容大部分可以实行贴片封装的电容的统称，而电解电容则是电容性质分类的一种。2、贴片电容分为无极性电容和有极性电容，有极性电容一般称为电解电容。3、贴片电容一般体积比较小，容量小，精度比较高，而电解电容体积、容量比较大，种类多。贴片电解电容1、单位体积的电容量非常大。2、额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f。3、价格具有压倒性优势，因为电解电容都是普通的工业材料，成本相对较低。贴片电解电容器缺点是介质损耗、容量误差较大，耐高温性较差，存放时间长容易失效。

2020年上海市种子中心城区的5条主要线路新增了89辆新型公交车，这些公交车虽然看似平平无奇，实则大有乾坤。因为它可以利用乘客在停靠站上下车的时间空隙里进行迅速充电。这到底是什么原理？其实这些公交车的动力不是普通的蓄电池或者燃料电池，而是一种新型的超级电容，这种电容器zui大的特点就是一分钟就可以充满电，并且它的续航里程可以达到10-15千米，真不愧称得上是“超级”二字。超级电容器与传统电容器相比，它的超级之处在于体积小但能储存超过普通电容器四万倍的电量。国际单位中电容的标准单位是法拉，而由于传统电容器的储存容量很小，仅仅只能以千分之一的毫法计算。因为储存容量很小，因此传统的电容器只能应用在提升电路gao效平滑的直流输出方面，不能够应用于储存电荷，所以超级电容器的出现就能够很好的解决这个问题。电在存储的过程中有一个非常新奇的特性就是只能在表面上储存电荷，电荷只能分布在表面的一点点，因此要想扩大电容器的储电能力，重要的就是增大比表面积。超级电容器就是通过使用多孔的碳材料来增大它的比表面积，多孔碳就好像是一块海绵，有着大大小小的孔洞，将孔洞内的表面展开之后，会获得比海绵的外表面积要大得多的内表面积，从而使得整个的比表面积增大，自然储存电荷的能力自然会增加。在超级电容器里面的多孔碳的本质就是活性炭，一般的活性炭常见于我们生活中的净水器、新装修的房子里，可以用来净化水质、吸附有毒气体，超级电容器里的活性炭就是活性炭的一种，但是是特制的一种活性炭。这种多孔碳材料有着非常好的导电性，能够非常顺畅地传输电荷，另外就是有着非常高的比表面积，1克一般的活性炭的比表面积在300~500平方米，但是用于超级电容器的多孔碳1克的比表面积就可以达到2000平方米甚至更高。在日常生活中我们对电容器的接触并不多，接触较多的是电池，像手机的锂电池等等。这两者存在着很大的区别，电容器是将电荷直接存储，不涉及能量的转化，而电池是一种能量的转换装置，将电能转化为化学能储存电，在将化学能转化为电能释放出来。因为储能的原理不一样，所以超级电容器与电池相比，相同体积的超级电容器和锂电池，超级电容器的储电量可能只是锂电池的二十分之一到十分之一。但从充电速度来看，锂电池的电动汽车在快充半小时的情况下能够充到70%~80%，但超级电容器的公交车可以在停靠的一分钟充满。另外就是循环的寿命上，锂电池一般的寿命在2000次左右，超级电容器的寿命可以达到50万次~100万次。从环保性和安全性上看，锂电池等其他的二次电池有着很大的不足，锂电池中的锂元素在地球上是十分有限的，而且锂是非常活泼的金属，无论是暴露在空气还是水中都会发生剧烈的化学反应，锂电池报废后如果不及时回收的话会对环境造成很严重的污染；汽车电瓶中的铅酸电池中的铅对于土壤和人体也有非常大的毒性。而超级电容器的储能材料是碳材料，碳资源在地球上的资源是非常丰富的，无论是普通的动物植物还是煤炭石油资源都富含碳元素，因此超级电容器的材料来源是丰富且环保的。除此之外，超级电容器的安全性也是极高的，因为超级电容器的材料是多孔碳而且是纯碳，碳的性质十分稳定，因此即使是遭到碰撞和高温的情况下也不会发生明显的化学变化。因此，在我国新能源开发利用的环保道路上，超级电容器的深入研究十分有必要。超级电容器也不负众望，已经在电动公交车上有了很成熟的应用，不只是上海，宁波、广州、武汉都有安装了超级电容器的电动公交车线路，真正可以做到几分钟的时间给公交车充满电。