双电层电容器（EDLC）是物理电池，在结构和工 作原理上与锂离子电池有差别。

双电层原理 
将电导体浸没于电解液中，电导体和电解液之间 便会产生一个绝缘层。这个绝缘层是自然产生的，对 其施加电压后，正负电荷便排列在绝缘层的两边，这 就形成了一个电容器。由于该绝缘层的内部分为两层， 因而叫做双电层。双电层会同时产生于正负极，利用 界面双电层原理制造的电容器就称为双电层电容器， 如图 1 所示。

图1

电极是串联结构

双电层电容器中无论是正极，还是负极，都是一 个电容器。然而，两极在电路上是串联结构，理由是 电极不能直接从电解液中得到电荷。根据平行板电容 器的原理，电容量与极板面积成正比，与绝缘体厚度 成反比。C ＝ εS/d （1） 式中，ε 为介电常数；d 为绝缘体厚度；S 为极板面积。

基本结构——增大电容的设计

双电层绝缘膜太薄，不能人为制造，无法人为地 使双电层绝缘膜变得更薄。所以，只能通过增加极板 面积来增大电容。
（1）使用表面积大的活性炭制作极化电极
活性炭拥有非常大的单位重量比表面积，可用来 制作极板（也被用作除臭剂）。活性炭的代表性原料是 椰子壳。将椰子壳焚烧后，进行活性化处理，即可生产 出活性炭。平均每克活性炭有着难以置信的 2000m2 表 面积，是实现双电层电容器大容量的理想原料。电解液使用 PC（碳酸丙烯酯）或 ACN（乙腈） 等有机溶液，是由于其拥有比水溶性电解液更高的耐 压性能。 
（2）起到防短路作用的隔膜
膜与电容器的绝缘体不同，只起到防止正负极活 性炭极板短路的作用，主要是防止活性炭颗粒自由移 动到对面的极板形成短路，但可让电解液中的离子顺 畅通过。隔膜材料多为不溶于电解液的纤维素、无纺布， 有时还可以用纸。制造电容器的材料只有铝、活性炭、纸张、电解液， 不需要稀有金属。因此，受原材料短缺和价格垄断的 影响小，且较为环保。 
产品化双电层电容器的结构

外形上可分为两种

双电层电容器从外形上可分为叠层型和圆筒型。在涂敷了活性炭的两层铝箔之间夹入隔膜，并将其卷成 圆筒，装入圆柱形外壳的，称为圆筒型。将电极 - 隔膜 - 电极进行叠层后制成的，称为叠层型（或扁平型）。

拥有相同结构的正负极

和锂离子电池不同，双电层电容器正负极的结构 是相同的，如图 2 所示。叠层型的优点是可从各层电极引出引线至电容器 的外部引脚，集电极部分电阻较小。圆筒型也可以增 加连接到铝端子的连接线数量减小电阻，但这会增大 电容器直径，这取决于电容器的规格和设计理念。

图2

内部高压气体的释放

双电层电容器是不发生化学反应的物理电池，但 在高温、高压环境中使用时，其内部残存的杂质会与 电解液反应，进而产生气体（CO、CO2 等）。在过电压或超过规格的高温环境中持续使用的情 况下，内部产生的气体量增大，可能会导致外壳破裂。因此，每个电池都必须具备防爆结构。当然，不会像 锂离子电池那样发生内部有机电解液燃烧而引起爆炸， 危险性较低。圆筒型电容器可承受高达 10 个大气压的内部压 力，叠层型只能受 2 ～ 3 个大气压。因而，叠层型使用了排气阀，当内部产生的气体 压力超过一定值时排出气体，待内部压力下降后自动 关闭，保持内部气压高于外部气压。由于这种机制， 即便长期使用也不会发生破裂。圆筒型多采用防爆阀，当内部压力高于一定值时， 防爆阀会有多种方式开启。如果超过额定值使用，防 爆阀将会打开，此时电容器无法使用。此外，防止电解液泄漏也同样重要。为了避 免上述异常情况的发生，就需要之后介绍的 CMS （Capacitor Management System）等控制电路起到保 护协调的作用。