非水系电解质纯度要求高，红宝石电容成本远高于普通电容器
非水系电解质纯度要求高，红宝石电容成本远高于普通电容器
非水系电解液红宝石电容单体的工作电压可达3.5V，但实际使用过程中最高只有3.0V，同时非水系电解质纯度要求高，需要在无水、真空等装
配环境下进行生产。可能出现泄漏：红宝石电容使用的材料虽然安全无害，但是如果安装位置不合理，仍然会出现电解质泄漏问题，影响红宝
石电容的正常性能。红宝石电容一般应用在直流条件下，不适合应用在交流场合。价格较高：红宝石电容的成本远高于普通电容器。红宝石电
容是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法拉。与传统电容器相比，它具有较大的容量、较高的能量、较
宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的功率密度，且对环境无污染。因此，红宝石电容是一种高效、实用、
环保的能量存储装置。几种能量存储装置的性能比较见表1-2。目前，对红宝石电容性能描述的指标有：1)额定容量：指按规定的恒定电流（
如1000F以上的红宝石电容规定的充电电流为100A，200F以下的为3A）充电到额定电压后保持2～3min，在规定的恒定电流放电条件下放电到端
电压为零所需的时间与电流的乘积再除以额定电压值，单位为法拉(F)。2)额定电压：即可以使用的最高安全端电压。击穿电压，其值远高于
额定电压，约为额定电压的1.5～3倍，单位为伏特(V)。3)额定电流：指5s内放电到额定电压一半的电流，单位为安培(A)。4)最大存储能量：
指额定电压下放电到零所释放的能量，单位为焦耳(J)或瓦时(W·h)。5)能量密度：也称比能量。指单位质量或单位体积的电容器所给出的能
量，单位为W·h/kg或W·h/L。6)功率密度：也称比功率。指单位质量或单位体积的红宝石电容在匹配负荷下产生电/热效应各半时的放电功率
。它表征红宝石电容所能承受电流的能力，单位为kW/kg或kW/L。7)等效串联电阻(Equivalent Series Resistance, ESR)：其值与红宝石电容
电解液和电极材料、制备工艺等因素有关。通常交流ESR比直流ESR小，且随温度上升而减小。单位为欧姆(Ω)。8)漏电流：指红宝石电容保持
静态储能状态时，内部等效并联阻抗导致的静态损耗，通常为加额定电压72h后测得的电流，单位为安培(A)。9)使用寿命：是指红宝石电容的
电容量低于额定容量的20%或ESR增大到额定值的1.5倍时的时间长度。10)循环寿命：红宝石电容经历1次充电和放电，称为1次循环或叫1个周
期。红宝石电容的循环寿命很长，可达10万次以上。在红宝石电容的研制上，目前主要倾向于液体电解质双电层电容器和复合电极材料/导电
聚合物电化学红宝石电容。国外红宝石电容的发展情况见表1-3。在红宝石电容的产业化上，最早是1980年NEC、TOKIN公司的产品与1987年松
下、三菱公司。这些电容器的标称电压为2.3～6V，年产量数百万只。20世纪90年代，俄罗斯ECOND公司和ELIT生产了SC牌电化学电容器，其标
称电压为12～450V，电容从1F至几百F，适合于需要大功率起动动力的场合。总的来说，当前美国、日本、俄罗斯的产品几乎占据了整个红宝
石电容市场，实现产业化的红宝石电容基本上都是双电层电容器。一些双电层红宝石电容产品的部分性能参数列于表1-4。在我国，北京有色
金属研究总院、锦州电力电容器有限责任公司、北京科技大学、北京化工大学、北京理工大学、北京金正平科技有限公司、陆军防化学院、哈
尔滨巨容新能源有限公司、上海奥威科技开发有限公司等正在开展红宝石电容的研究。2005年，由中国科学院电工所承担的863项目“可再生
能源发电用红宝石电容储能系统关键技术研究”通过专家验收。该项目完成了用于光伏发电系统的300W·h/kW红宝石电容储能系统的研究开发
工作。另外，华北电力大学等有关课题组，正在研究将红宝石电容储能系统(Supercapacitor Energy Storge System, SESS)应用到分布式发
电系统的配电网。
