超级电容器简介
- 格式:pptx
- 大小:1.89 MB
- 文档页数:9
超级电容器综述超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器,是一种新型储能器件,它利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量。
超级电容器采用活性碳材料制作成多孔碳电极,同时在相对的多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别*正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别*到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层。
由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积),而且电解质与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度),所以这种双电层结构的超级电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。
目前国际上研究与发展的超级电容器可归为以下几类:●双层电容器(Double layer capacitor)由高表面碳电极在水溶液电解质(如硫酸等)或有机电解质溶液中形成的双电层电容,如图6-12.1所示。
该图还表示出一个典型双电层的形成原理,显然双电层是在电极材料(包括其空隙中)与电解质交界面两侧形成的,双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量,因此电极材料和电解质对电容量的影响最大。
一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料,其比表面积可达1000-3000m2/g,比电容可达280F/g。
●赝电容器(Pseudo-capacitor)由电极表面上或者体相中的二维或准二维空间上发生活性材料的欠电位沉积,形成高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应产生和电极充电电位有关的电容,又称法拉第准电容;典型的赝电容器是由金属氧化物,如氧化钌构成的,其比电容高达760F/g。
但由于氧化钌太贵,现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代;●混合电容器(Hybrid capacitor)由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。
超级电容器综述超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。
它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。
超级电容器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,并分别在两上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。
双电层电容器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,双电层电容器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,双电层电容器与可充电电池相比,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。
由于石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。
超级电容器介绍第一篇:超级电容器介绍超级电容器/法拉电容介绍五超级电容器类型简介超级电容器的类型比较多,按不同方式可以分为多种产品,以下作简单介绍。
按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器:双电层型超级电容器,包括1.活性碳电极材料,采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。
2.碳纤维电极材料,采用活性炭纤维成形材料,如布、毡等经过增强,喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。
3.碳气凝胶电极材料,采用前驱材料制备凝胶,经过炭化活化得到电极材料。
4.碳纳米管电极材料,碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性,采用高比表面积的碳纳米管材料,可以制得非常优良的超级电容器电极。
以上电极材料可以制成:1.平板型超级电容器,在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极,另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器,可以达到300V以上的工作电压。
2.绕卷型溶剂电容器,采用电极材料涂覆在集流体上,经过绕制得到,这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。
赝电容型超级电容器:包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料,金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料,活性炭作为负极材料制备的超级电容器,导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极,以此制备超级电容器。
这一类型超级电容器具有非常高的能量密度,目前除NiOx型外,其它类型多处于研究阶段,还没有实现产业化生产。
按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型:水性电解质,包括以下几类1.酸性电解质,多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。
2.碱性电解质,通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质,水作为溶剂。
3.中性电解质,通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质,水作为溶剂,多用于氧化锰电极材料的电解液。
有机电解质通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质,有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂,电解质在溶剂中接近饱和溶解度。