为什么超级电容器的能量密度低？
一、为什么超级电容器的能量密度低？
主要缺点是耐压低。需要串联工作。 对于长时间放电的效率还不如电池。
二、电容器能量密度公式？
根据电容器的能量密度计算公式:E = ½ CV2可知电容器的能量密度主要取决于电极材料自身的容量，以及电容器的电压窗口
三、5法拉超级电容有多大能量？
超级电容最大的单体现在有2.7V3400F，还有2.7V9500F但是体积很大。
目前超级电容的能量密度6~7Wh/Kg.
锂离子超级电容是一种新的超级电容器，单体有3.8V3300F，目前的能量密度达到13Wh/Kg。
四、超级电容器最大存储能量公式？
超级电容储能放出就是1/2CVt^2-1/2CV0^2，Vt要考虑电容内阻ESR。如果Vt=V0+IZ，这是恒流放电的场景，但任意场景都可使用1/2CVt^2-1/2CV0^2计算能量。由于电容ESR的存在，Vt在放电起始就会被拉低为Vt1=Vt-I*ESR，在I为上百mA或更大时要重点考虑
拓展资料
首先先充超级电容的规格参数开始，几个重要的参数。
1.额定工作电压：2.7V。
2.额定容量：10F
3.容差范围：-10-+30%
4.漏电流：0.03mA /72hrs 2mA/30min
5.峰值电流：8A
6.存储能量：0.01wh
7.工作温度范围:-40-+65℃
8.存储温度范围：-40-+70℃
额定工作电压基本为超级电容满电时的电压，尽量不要超出工作电压，或者过压充电。会对超级电容器造成损伤。
额定容量为电容的容量，用C标识，单位F法。
存储能量的公式为：E=1/2 C U² （单位J焦耳或者用Wh ，其中1Wh=3600J焦耳）
E(0.01Wh）= 1/2 C(10F) U（2.7V）²
算出的数明显不相等，原因为需要将Wh转换成E=W=UIt电压V（伏） A（安培) s(秒）
所以0.01Wh=36（VAs）≈36.45j
另外可以通过超级电容参数计算电能量：
有两个公式：
Q=It =，q是电量，q=1A1s
Q=CU=1F * 1V=1C(库伦）
单位换算为以下：
1As=1C
1Ah=3600C
1mAh=3.6C
所以例如:
一个额定容量为：1F法拉的超级。
额定工作电压为：3.6V。
假设一个超级电容，容量是1F，电压是3.6V，其储存电荷的总量为：
Q=C*U=1F*3.6V=3.6C（库伦）
下面看电流的定义：把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度。
即I=Q/t，Q=I*t
因此，电池容量单位Ah和电量单位C实质上是等价的。
1Ah，即在电流为1A的情况下，持续放电一个小时，因此总电量是 1A * 3600S = 3600C。
1mAh = 0.001A * 3600S = 3.6C
E为电能量，是对Q电荷量对所有时间不同电压下的积分。
我们把从0-额定电压下所有的电荷量的积分就是电能量，就是超级电容参数中的存储能量。
E=1/2QU=1/2CU²
如果电压不变的情况下，E=CU²。
这样我们计算一下，一个5F的超级电容，额定工作电压为2.6V。
给一个单片机供电能够持续多长时间，设单片机供电为3.3V，最低工作电流为10mA。
实际中超级电容的电压无法完全释放掉，一般放到0.9V即可。
先计算超级电容一共可以释放的电能量总和：
E=1/2C(U-0.9)²=1/2*5*（2.6-0.9）²=7.225J（焦耳）
E=UIt；
t=E/(UI)=7.225/(3.3*0.01)=218.9s（秒）
1 焦耳=0.000000277777777778 千瓦·时(千瓦时)
1J=0.000000277777777778 KWh=0.000277777777778 Wh=3600Ws=3600VAs
以上就是极限值。对于超级电容的升压的转换，要靠芯片的效率，以及热量损耗。
五、电容能量？
电容器存储的能量称为电容能量。当电容器充电时，电荷从电源流向电容器，电场能量被存储在电容器的电场中。电容能量的大小可由以下公式给出：E = 1/2 * C * V^2其中，E表示电容能量，C表示电容器的电容量，V表示电容器的电压。
六、民间制造超级电容
民间制造超级电容
随着科技的飞速发展，我们生活中的电子产品也在不断革新。而作为电子产品中不可或缺的元件之一，电容器一直以来都扮演着重要角色。近年来，民间制造的超级电容器引起了广泛关注，成为研究的热点之一。
什么是超级电容器？
超级电容器是一种新型高性能电池，它具有比传统电容器更大的电容量和更高的能量密度。与传统电池相比，超级电容器具有快速充放电、长寿命、高效能等优点，因而逐渐应用于电子产品、电动车、储能系统等领域。
民间制造的超级电容器
民间制造的超级电容器是指那些由个人或小型公司在非正规环境下制造的电容器。由于超级电容器制造技术相对复杂，传统的正规生产厂家通常需要大量的资金和设备，因此民间制造成为了一种较为便捷和经济的途径。
然而，与正规厂家相比，民间制造的超级电容器往往存在质量不稳定、性能不可靠等问题。因为制造过程中的材料选择、工艺控制和质量监管方面都可能存在一些缺陷。因此，在购买使用超级电容器时，消费者应谨慎选择，避免购买低质量的产品。
如何鉴别超级电容器的质量？
要想识别一个超级电容器的质量，有几个关键的方面需要注意：
- 外观检查：正规的超级电容器通常具有整齐的外观、清晰的标志和厂家信息。而民间制造的电容器可能存在外观粗糙、标志不明确的情况。
- 容量检测：通过电容器的容量检测可以判断其性能是否达标。正规厂家生产的超级电容器通常具有稳定的容量，而民间制造的产品可能存在容量波动较大的情况。
- 充放电测试：通过充放电测试可以评估超级电容器的充放电性能。正规厂家生产的产品通常具有较高的充放电效率和循环寿命，而民间制造的电容器可能在充放电过程中出现不稳定、损耗较大等问题。
- 安全性评估：超级电容器的安全性是非常重要的，因为涉及到高能量的存储和释放。正规厂家通常会进行安全性评估，并采取相应的保护措施，而民间制造的产品可能存在安全隐患。
民间制造超级电容的意义
尽管民间制造的超级电容器存在一些问题，但在某些情况下，它们仍然具有一定的意义。首先，民间制造的电容器小批量生产成本较低，可以满足一些小型项目的需求。其次，它们为一部分创客提供了实现创意、验证概念的机会。再次，民间制造也促进了技术的传播和普及，使更多的人了解和参与到超级电容器的领域中。
然而，民间制造的超级电容器仍然需要加强质量监管和规范，以确保产品的可靠性和安全性。同时，政府和相关部门也应加大对超级电容器领域的研发支持和监管力度，为其发展提供更好的环境和条件。
总之，民间制造的超级电容器在满足一部分需求和推动技术发展方面具有一定的积极意义。但在购买和使用时，用户需要保持警惕，选择质量可靠的产品，避免出现安全问题。同时，我们期待着政府、企业和科研机构的共同努力，为超级电容器的发展和应用创造更加良好的条件。
七、超级电容电池密度一般是多少？
目前普通的超级电容能量密度只有10wh/kg左右，还远不如锂电池，锂电池的能量密度在110-150wh/kg而石墨烯超级电容能量密度为现有超级电容的12倍，也就是120wh/kg，那样就可以跟锂电池相当了。
八、为什么电动小轿车不采用超级电容代替锂电池呢？为什么大型公交车就可以采用超级电容作为能量容器呢？
先简单介绍下超级电容器，按照储能机理来分，最常用的超级电容器有双电层超级电容器和法拉第贋电容超级电容器。
双电层超级电容器
通常被称为EDLC（机电双层电容器），其构造和锂动力电池类似，正极/隔膜/负极排列组织。
但构造虽然类似锂动力电池，但和锂动力电池不一样，电能的存储并不需要化学反应，而是一种电荷的纯物理迁移。充电后，电能作为电荷存储在板之间的电场中。当放电时，电流从电场中快速流出。无论是充放电，理论上超级电容器都不会消耗或耗散能量。
因为双电层电容超级电容的充放电不需要化学反应，而是直接就是电荷的迁移，所以拥有极快的充放电速度。而充电快是好事，但放电速度过快，实际并非一件好事。因为大部分载具都需要保证续航，需要储能装备源源不断地释放能量。
双电层超级电容器充/放电容量大、效率高、循环寿命长，能耐超低温，能量回收效率高，在未来的储能系统中极具发展潜力。但是目前阶段不能支持高电压，因此如何提高工作电压，就成为提升双电层电容器能量密度的关键。
法拉第贋电容超级电容器
原理是利用电极表面及其附近发生的电位范围内的高度可逆化学吸附/脱附或氧化/还原反应来实现能量储存。看似原理和锂电池的化学反应差不多，但这种充放电行为更接近电容器。
充电时，电解液的例子在外加电场的作用下想溶液扩散到电极/溶液界面。通过界面的电化学反应进入到电极表面活性氧化物的体相中。因为电极材料是具有较大比表面积的氧化物，大量电荷通过电化学反应储存在了电极中。
放电时，进入氧化物的电子会重新回到电解液中，同时存储的电荷将通过外电路释放出来。
法拉第赝电容器具有比双电层超级电容器更高的理论比电容，电极面积等同的前提下法拉第赝电容器是双电层电容器啊的10-100倍。同时能量密度更高，比容量更大。但是因为涉及到化学反应过程，所以循环稳定性没有双电层超级电容器好，另外因为技术原因，导致生产成本较高、电极材料利用率低、倍率性能差。
回到题目内容：
为什么电动小轿车不采用超级电容代替锂电池呢？为什么大型公交车就可以采用超级电容作为能量容器呢？
实际上个世纪，锂动力电池还远没有达到现在这样的业界共识。美欧、日本、俄罗斯都在尝试电动汽车上用多种动力，如燃料电池、超级电容器等。
美国能源部及USABC从1992年开始，就联合了多家企业，如MAXWELL，GE联合开发碳材料的双电层超级电容器。
其中俄罗斯研发的超级电容器比功率达到3KW/kg,循环寿命10万次以上，技术居于世界前列。
俄罗斯早期使用超级电容器的城市巴士，充一次电可以续航10-20公里。（利用电弓连接上方电线进行充电。）
之前就有相关新闻，莫斯科国立钢铁合金学院在中关村论坛—技术交易发布大会上，展示了超级电容器使用的电极材料，性能超过同类产品指标，而成本则降为原来的三分之一。
国内的超级电容器的公交车最开始出现在上海。
上海超级电容公交车在2006年投入使用，最开始的电量是5度，当时超级电容器还存储在车厢底部，每过两三站要停下来，在公交站上用充电桩插上充电半分钟再继续开……可想而知当时司机和乘客的感受……
现在的超级电容车（2019年第三代）则从5度的电量升级到了40度，超级电容器设置在了车顶，方便进行连接充电。
40度电可以维持一个单趟的市内全程（可以跑30-40公里），充电桩在终点站设置，每次超级电容器公交车回到终点站，只需要充电不到10分钟，就可以充满电了。
所以超级电容公交车利用的是双电层超级电容器充/放电容量大、效率高、循环寿命长，能量回收效率高这些特性，且因为路线固定，里程数较短，每跑个三四十公里单趟，司机休息的时候，十分钟内就可以充电完毕。且循环寿命达10万次以上，远远超过锂动力电池的一两千次，成本相对也摊得很低。
但是如果装载在小汽车上，因为其能量密度低，现在商用的锂动力电池，哪怕是系统能量密度较低的磷酸铁锂电池也有120-150wh/kg，而商用的三元锂电池则有180-200wh/kg的系统能量密度。但目前商用的双电层超级电容器的能量密度只有10wh/kg左右，仅为主流锂动力电池能量密度的4%-5%。
以2022款的480公里续航的小鹏P7为例，锂动力电池为磷酸铁锂电池，能量密度为125wh/kg，电池能量为60.2kwh。
系统能量密度=电池系统电量/电池系统重量
则整块锂动力电池包的大致重量为482公斤。
而系统能量密度为10wh/kg的双电层超级电容器，482公斤的超级电容器能提供的能量大概只能让P7跑38公里。如果要跑480公里，按照电池能量为60.2kwh,则超级电容器的重量则要达到6吨，但是这6吨的重量如果考虑进来，不谈这巨无霸的体积怎么容纳，则又需要更大的驱动力和电量，就是要更重的电池……（以上仅用能量密度、重量、能量计算，未考虑其他因素。）
可想而知，一辆充一次电只能跑不到40公里的纯电小汽车，哪怕是充电时间只要七八分钟，可以充电10万次，家用也够呛。毕竟车辆不仅仅是只用于上下班的，还是偶尔会跑下中远距离的。总不能跑个20公里就开始担心下一个充电桩在哪里……所以这种小型载具，因为超级电容器系统能量密度的原因，是无法承担起中远程续航的。
现有的景区中型游览车，跑的距离短，路线固定，两头可充电，也能适用这种超级电容器。而大型载具就更没问题了，如公交车本身自重就达到了10-15吨，所以加个三四吨平铺的电池组来说，无论是空间还是重量都能轻松容纳进去。
但现有的超级电容器虽然不能作为保障续航的主力电池来用，但是用作助力电池还是合格的。比如锂动力电池作为主要行驶动力，超级电容负责紧急情况的行驶（快速放电），而载具的减速，也可以很方便快速地给超级电容充电，实现动能的回收。
这样在小型载具上，如摩托车、两轮电动车、电动汽车、混动汽车上，也是可以使用超级电容器的。
制动能量回收，就可以用超级电容器来进行大电流的瞬时回收，而在需要急加速和爬坡的时候，把超级电容器的电量快速释放，可以获得短时间的大功率、大动力，从而带来全新的驾驶体验。
这样超级电容器也可以和锂动力电池混搭，或者和发动机进行混搭来提升车辆动力了。
比如兰博基尼新出的一款混动跑车“Sián”（一道闪电），这是世界上第一辆使用 “ 超级电容器 ” 的混动跑车，最大功率能达到 819 匹马力，最高时速超过 350 公里每小时，0 百加速只需 2.8 秒。它装载着6.5 升 V12 发动机，搭配超级电容器存储的制动能量，就能电机+发动机，提供瞬时的加速大扭矩，成功让这辆跑车进入了两秒俱乐部。
（图片来源网络，侵删！）
参考资料：
1、https://www.163.com/dy/article/GPOA2OR20530W6DQ.html
2、https://sghexport.shobserver.com/html/baijiahao/2021/09/22/544092.html
九、能量密度标准？
能密是对能量密度的简称。它是指单位体积的某种物质由绝对零度转变成现在状态所吸收的能量。例如：某状态下的12吨水从绝对零度转变成该状态共吸收了7.8636X10（+9）J的能量，则这些水的能密约为6.553X10（+8）J每立方米。能密包括动能密和静能密。动能密包括宏观动能密和微观动能密。
微观动能密是指单位体积的物质分子热运动所具有的能量总和；宏观动能密是指相对一个运动的物体所具有的能量密度，例如声音具有能量，随着声波的向外传播，体积会变大，而能量总和不变，所以能密就会减小；静能密是指单位体积的物质所有分子所具有的分子势能总和。
十、汽油能量密度？
汽油能量的密度为0.725g/ml；95号汽油的密度为0.737g/ml。汽油的英文名为Gasoline（美）/Petrol（英），外观为透明液体，可燃，馏程为30℃至220℃，主要成分为C5～C12脂肪烃和环烷烃类，以及一定量芳香烃，汽油具有较高的辛烷值（抗爆震燃烧性能），并按辛烷值的高低能量密度排名分为90号、93号、95号、97号等牌号。
