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超级电容器PPT课件

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根据工作原理超级电容器课件

根据工作原理超级电容器课件
根据工作原理超级电容器课 件
contents
目录
• 超级电容器的概述 • 超级电容器的工作原理 • 超级电容器的组成与结构 • 超级电容器的性能参数 • 超级电容器的制造工艺 • 超级电容器的优缺点与前景展望
01
超级电容器的概述
定义与特点
定义
超级电容器是一种能够储存大量 电能的电子器件，通过极化电解 质来储存电荷。
加强与其他技术的结合
结合超级电容器和电池、燃料电池等其他能源存储技术，实现优势互 补，提高能源利用效率。
加强标准化和模块化设计
推动超级电容器的标准化和模块化设计，提高产品的互换性和可靠性。
感谢您的观看
THANKS
玻璃纤维膜
玻璃纤维膜具有较好的孔径分布和较高的热稳定性，在某些 特殊需求的超级电容器中也有应用。
超级电容器的电解液
有机电解质溶液
有机电解质溶液具有较高的离子导电 率和稳定性，是超级电容器中常用的 电解液类型。
固体聚合物电解质
固体聚合物电解质具有较好的化学稳 定性和机械性能，尤其在高温和低温 环境下表现出较好的性能。
通过熔融挤出、溶液浇铸或拉伸等方法制备薄膜，并经过热处理和 拉伸以提高其机械性能和电气性能。
薄膜处理
对薄膜进行表面处理，以提高其润湿性和电导率，并降低阻抗。
电解液的制备工艺
电解质的选用
选择具有高离子电导率、 低阻抗和稳定的电化学性 能的电解质，如有机电解 液和离子液体等。
电解质的配制
将电解质溶解在适当的溶 剂中，形成电解液，并调 整其浓度和成分以满足实 际需求。
04
超级电容器的性能参数
电化学性能参数
充放电时间
超级电容器的充放电时间较短， 可以在短时间内完成电荷的储 存和释放，提高能源利用效率。

超级电容器简介课件

超级电容器简介课件
拓展在风能、太阳能等可再生能 源以及工业自动化领域的市场应
用。
政策支持与产业发展建议
政策引导与资金支持 建立产业联盟 加强国际合作与交流
超级电容器与其他储能技术 的比较
与电池的比较
充放电速度
。
循环寿命
能量密度 成本
与超级电感的比较
储能原理
超级电容器通过双电层储能， 而超级电感通过磁场储能。
响应速度
超级电容器简介课件
目录
• 超级电容器的性能特点 • 超级电容器的制造工艺与材料 • 超级电容器市场现状与趋势 • 超级电容器的发展前景与挑战 • 超级电容器与其他储能技术的比较
超级电容器概述
定义与工作原理
定义 工作原理
超级电容器的主要类型
根据电解质类型
根据储能原理
可分为水系超级电容器和有机系超级 电容器。
超级电容器的发展前景与挑 战
技术创新与突破方向
材料创新
结构设计 集成化技术
市场拓展与合作机会
电动汽车领域
与电动汽车制造商合作，开发高 性能的超级电容器，提升电动汽
车的续航里程和加速性能。
智能电网领域
与电网公司合作，研发用于智能 电网的储能超级电容器，提高电 网的稳定性和可再生能源的接入
能力。
工业应用领域
主要应用领域市场现状与趋势
总结词
详细描述
市场竞争格局与挑战
总结词
超级电容器市场竞争激烈，企业需要不 断创新以保持竞争优势。
VS
详细描述
目前，全球超级电容器市场已经形成了较 为稳定的竞争格局，但随着新技术的不断 涌现和市场的不断扩大，竞争也日趋激烈。 企业需要不断加大研发投入，提高产品性 能和降低成本，以应对市场竞争的挑战。 同时，企业还需要加强与上下游企业的合 作，共同推动超级电容器市场的快速发展。

《超级电容器》课件

《超级电容器》课件

发展历程和前景
1
1 990年
2
实现了高性能的电化学电容器，并开
始在特定领域得到应用。
3
1 978年
超级电容器首次被发现，但技术限制 和高成本限制了商业应用。
2 000年
随着技术进步和成本下降，超级电容 器在多个领域得到广泛应用。
主要厂商
1 Maxwell Technologies
全球领先的超级电容器制造商，提供各种容量和尺寸的产品。
总结和展望
超级电容器是一种具有巨大潜力的电能存储技术，虽然还存在一些挑战和限制，但随着技术的不断进步 和应用需求的增长，它将继续发展并在更多领域得到应用。
超级电容器
超级电容器是一种高容量和高功率的电能存储设备，具有快速充放电速度和 长寿命的特点。
定义和原理
超级电容器是一种能够存储和释放巨大电荷量的装置，通过电荷在电容器的 正负极板之间的吸附和脱附实现能量的存储和释放。 超级电容器的工作原理基于电双层电容和电化学电容两种机制。
应用领域
可再生能源
超级电容器可以存储和释放电能，用于平衡可再生能源的波动性，提高能源利用效率。
2 Nesscap Energy
韩国超级电容器制造商，专注于高功率和高温应用领域。
3 Skeleton Technologies
欧洲超级电容器制造商，开发具有高能量和高功率密度的创新产品。
未来研究方向
超级电容器的研究正在关注提高能量密度、降低成本、延长寿命和提高温度 稳定性等方面的技术改进。
新材料和新结构的研发有望推动超级电容器的性能提升，进一步拓展其应用 领域。
交通运输
超级电容器可以作为电动汽车和混合动力车辆的辅助能源储存装置，提供高功率的提供短时电源支持，防止电子设备数据丢失。

超级电容器课件

超级电容器课件

（2）军事领域
近年来，超级电容器因具有功率密度高，充电 速度快，循环寿命长等优点受到军事家的青睐。例 如美军的“微波炸弹”，依靠其装有的超级电容器 发出的超强电磁脉冲深入掩体内部进行爆炸破坏， 打击威力极其强大。将超级电容器用于重型卡车， 装甲车以及坦克，可以实现快速启动。航母用的电 磁弹射器，要求在10～15秒内将飞机弹射出去，弹 射能量达120兆焦，最短起飞循环时间45秒，用超 级电容器供电可满足要求。
（3）交通领域
将超级电容器与蓄电池并联作为汽车的启动电 源，在启动初始时，由超级电容器向启动机提供强 大的启动电流带动发动机转动，能延长蓄电池使用 寿命，此外，还可使汽车的起步速度大大提高。 汽车在制动过程中消耗的能量大约占总驱动能 量的30%，回收制动能量的有效方法是采用容量大 且能快速充放电的储能元件来收集能量。
超级电容器分类
一、根据电极材料的不同，超级电容器可 分为以下四种: (l)碳电极电容器
(2)金属氧化物电极电容器;
(3)导电聚合物电极电容器;
(4)复合材料电极电容器
二、根据结构及电极上发生的反应，超级电 容器可分为以下两类。
（1）对称型超级电容器，其特点是两个电极 的组成相同，电极反应相同且反应方向相反。 （2）非对称型超级电容器，两个电极组成不 同或反应不同，例如由n型和p型掺杂的导电 聚合物作电极的超级电容器。
法拉第准电容电容器
法拉第准电容电容器，又称赝电容 器，它的储能机理是电活性离子在 贵金属电极表面发生欠电位沉积， 或在贵金属氧化物电极表面及体相 中发生的氧化还原反应而产生的吸 附电容。
法拉第准电容器通常具有更大的比电容，是双电层电容 的10一100倍。
混合型机制电容器
混合型机制电容器又称非对称电容器，它是利用两种不 同的电极材料做正负极制作的电容器，其中一极产生双 电层电容，另一极产生法拉第准电容。其优点是拓宽使 用电压范围并具有较高的能量密度。

超级电容器PPT课件

超级电容器PPT课件

(2) 每个周期的平均成本低；
(3) 良好的可逆性；
优
(4) 充电和放电率非常高；
点
(5) 非常低的内部电阻和随之而来的高周期效率（95%以上）和极 低的放热；
(6) 高输出功率；
(7) 比功率高；
(8) 使用无腐蚀性的电解质和低毒性的材料，提高了安全性；
(9) 简单的充电方法，不必进行过充检测，因为没有过充的可能。
1. MnO2材料 溶胶凝胶法制得的MnO2水 合物在KOH溶液中的比容 量为689F/g
2. NiO材料
溶胶凝胶法制得的多孔 NiO比容量为265F/g
3. 多孔V2O5水合物比容 量为350F/g）（在KCl溶 液中）
4. Co3O4干凝胶
1. 研究情况 聚苯胺、聚对苯、聚吡咯、 聚并苯、聚噻吩、聚乙炔、 聚亚安酯等
4.石墨烯
石墨烯/赝电容材料复合电极
RuO 2纳米粒子/石墨烯
4
4-1 超级电容器的电极材料
法拉第赝电容对金属化合物的要求
要求
高比表面—高比容量 低电阻率—高比功率 化学稳定性—长寿命 高纯度—减少自放电
价格低—便于推广使用
4
4-1 超级电容器的电极材料
三种主要的赝电容器电极材料
贵金属
廉价金属
导电聚合物
4
2
超级电容器的特点
超
级
电容量大
电
容
器 可任意并联
的 增加电容量
八
大
特
工作温度范围宽
点
充放电寿命长
等效串联电阻 相对常规电容大
免维护，环保
大电流放电
快速充电
6
3
分类
3
超级电容器的分类

超级电容器的研究PPT课件

超级电容器的研究PPT课件
2、孔径分布
孔径越大，电化学吸附速度越快，即使在比表面 积和总电容量相对低的情况下也可在大电流下传 递更多的能量。
超级电容器的研究
3、表面官能团
主要通过两种途径： 1）改变表面的润湿性能 2）官能团自身发生可逆的氧化还原反应 从制备高容量、耐高压、稳定性好的电容器角度 出发 , 要求活性炭材料表面的官能团有一个合适 的比例。
3) 液体电解质超级电容器 4) 固体电解质超级电容器
超级电容器的研究
三、碳材料超级电容器的性能特点
1、活性炭（AC）电极材料 性能特点：表面积较高，孔径可调，可批量 生产，价格低廉。
碳纤维
超级电容器的研究
2、碳气凝胶电极材料 优点：比表面积高，密度变化范围广，结构 可调。
制备方法如上图所示
超级电容器的研究
超级电容器的研究
2) 赝电容型超级电容器 (1) 金属氧化物材料 • 贵金属氧化物材料 —RuO2：无定型RuO2拥
有更高的电导率，更高的比电容，更高的电 化学可逆性。 • 替代RuO2的廉价金属氧化物材料—MnO2和 NiO。
超级电容器的研究
(2) 导电聚合物材料
聚苯胺(PANI)、聚 吡(PPy)和聚噻吩
超级电容器的研究
超级电容器的研究
缺点：
如果使用不当会造成电解质泄漏等现象； 和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于 交流电路。
超级电容器的研究
二、超级电容器的分类
1. 按原理分：双电层型超级电容和赝电容 型超级电容器。
1) 双电层型超级电容器
包括：活性炭（粉、纤维）电极材料、碳气凝胶电极 材料、碳纳米管电极材料、石墨烯电极材料超级电 容器。
3、碳纳米管(CNT)电极材料：单壁纳米管和多 壁 纳米管

超级电容介绍-PPT精选文档


Capacitance
106: 10F(10 x 106uF) 357: 350F (35 x 107uF)
C. Tolerance
MG: -20 to + 20% QG: -10 to +20% I: O:
Module Terminal
H: L: T: C:
Custom 订制
Specifications 产品特性
Item Rated Voltage 额定电压 (V R) Surge Voltage 冲击电压 Operation temperature 最佳工作温度 Storage temperature 储存温度 Capacitance tolerance 电容量偏差 Measure 测试 High Temperature Load Life D C 容量差 高温负荷特性 ESR 内阻 85oC Higher Temperature 高温 Measure 测试 Temperature Characteristic D C 容量差 温度特性 ESR 内阻 Cycle 循环 Cycle Life Characterisitc D C 容量差 循环寿命特性 ESR 内阻 Method 方式 Shelf Life 储存期
专供工厂IQC用的超级电容测试仪
直流内阻测试仪
容量测试仪
交流内阻测试仪
Our Customer 我们的客户
Part Number 料号
VNP 3R0 106 QG - H
Series
VNE: Energy Type VNP: Power Type
Voltage
2.3V, 2.5V 2.7V, 3.0V
超级电容原理
常用计算公式： 1. 电容值 C(F) = I(A) x t (s) /ΔV eg: 0.5A x 3600s / (8-1) = 250F Eg: 1mA x 36000s / (5.5-3.3) = 16F 2.安时 Ah = C(F) x V(Cv) / 3600 eg: 10Fx2.5/3600=6.9mAH eg: 200Fx2.7/3600 = 0.15AH

《超级电容器的研究》课件


如MnO2、NiO等，具有较高的 电化学活性，可以提供较大的电 容量。
电解质材料
离子液体
具有高离子电导率、低蒸气压、宽电化学窗 口等优点，可以提高超级电容器的性能。
聚合物电解质
如聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯腈等，具有良好 的机械性能和电化学稳定性。
隔膜材料
要点一
聚烯烃隔膜
具有良好的化学稳定性、机械性能和电绝缘性能，是常用 的隔膜材料。
智能家居
超级电容器可以为智能家居设备提供即时的电力供应，确保设备的正常运行。
03
CATALOGUE
超级电容器的关键材料与技术
电极材料
01
活性炭
具有高比表面积、良好的电导性 和化学稳定性，是应用最广泛的 电极材料之一。
碳纳米管
02
03
金属氧Байду номын сангаас物
具有优异的电导性能和机械性能 ，可以提高电极的电化学性能和 稳定性。
《超级电容器的研究》 ppt课件
CATALOGUE
目 录
• 超级电容器的概述 • 超级电容器的应用领域 • 超级电容器的关键材料与技术 • 超级电容器的性能测试与评估 • 超级电容器的研究挑战与展望 • 研究案例与分析
01
CATALOGUE
超级电容器的概述
超级电容器的定义与工作原理
定义
超级电容器是一种具有高容量、快速充放电特性的电化学元件，通常由电极、 电解液和隔膜组成。
02
CATALOGUE
超级电容器的应用领域
电动汽车与混合动力汽车
电动汽车
超级电容器可以提供高功率启动 和加速，改善电动汽车的启动和 加速性能。
混合动力汽车
超级电容器可以辅助发动机提供 额外的动力，同时储存和释放能 量，提高燃油效率。

超级电容器(新能源材料与器件导论第二十节课件)


混料和浆 （活性炭、 粘合剂、导 电剂）—拉 浆—烘干— 裁剪成形
11
7.1.8 超级电容器的性能指标
额定 容量 专项规 性能指标 划的总 体任务
充电到额定电 压后保持2-3分 钟，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
额定 电压
可使用的 最高安全 端电压 （如2.3V、 2.5V、 2.7V）
额定 电流
漏电 流 一般为 10μA/F
5秒内 放电到 额定电 压一半 的电流
12
7.1.8 超级电容器的性能指标
等效串 联电阻 专项规 性能指标 划的总 体任务
以规定的恒 定电流和频 率（DC和 大容量的 100Hz或小 容量的KHz ）下的等效 串联电阻。
寿命
在25℃环境温 度下的寿命通 常在90 000小 时，在60℃的 环境温度下为 4 000小时， 与铝电解电容 器的温度寿命 关系相似。
超容
锂离子电池
14
对比数据
性 能 铅酸电池 超级电容器 普通电容器
充电时间
放电时间 比能Wh/kg 循环寿命 比功率W/kg 充放电效率
1-5小时
0.3-3小时 30- 40 300 < 300 0.7-0.85
0.3-若干秒
0.3-若干秒 1- 20 >10000 >1000 0.85-0.98
活性炭表面官能团的作用
含氧官能团越多，导电性越差。
羧基浓度越大，漏电电流越大，储存性
能越差。
羧基浓度越高，静态电位越高，越易析
氧，电极越不稳定。
处理炭表面官能团，提高性能
20
高温处理的影响
1
2

超级电容器.ppt

2.工艺不够成熟
六、总结
DDGS:可溶性干酒糟（Distillers Dried Grains with Solubles） EDLC:双电层电容器(Electric double layer capacitor) EDS:能量色散谱（Energy-dispersive spectroscopy） SEM:扫描电子显微镜（Scanning electron microscope） TEM:透射电子显微镜（Transmission electron microscope） EIS:电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy） CV:循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
二、超级电容器的分类
1.双电层电容器（Electrical double-layer capacitor）
公式： C 4d
原理：离子迁移
双电层电容器工作原理示意图
二、超级电容器的分类
2.赝电容电容器
在电极表面或者体相中的二维空间上，活性物质进行欠电位沉积，产生高度 可逆的化学吸附/脱附或者氧化还原反应所产生的电容。
原理：法拉第电池
赝电容器原理图
三、超级电容器性能影响因素
1.比表面积（Specific surface area） 2.孔径分布（Pore size distribution） 3.孔隙结构（Porous structure） 4.表面官能团（Surface functional groups）
四、电极材料
1.炭电极材料 活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶、模板炭、
纳米炭管、石墨烯、 2 .氧化物电极材料
二氧化锰的晶体结构、二氧化锰的电荷存储 机理、二氧化锰的制备工艺 3 .导电聚合物电极材料
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大量的电荷就被存储在电极中。
A–
C+
机理
C+
+
A– A– C+
–
+
A– A– A–
C+ C+
C+
A–
C+
A–AC– +
–
A– C+
A– A–
C+ C+
C+
(a) 充电
(b) 放电
12
3
3-2 法拉第赝电容器
法拉第赝电容的优缺点
法拉第赝电容器优点：
在电极面积相同的情况下，法拉第赝电容器 的比电容是双电层电容器的10-100倍，同时具有 较大的比容量和能量密度。
活性炭 碳气凝胶 碳纳米管 石墨烯
金属氧化物
混合型超级电容器
静电和电化学作用共同储能
导电聚合物
对称型电极
非对称型电极
可充电电池型
复合电极材料 赝电容+双电层电极
8
3
3-1 双电层电容器
双电层电容原理
其储能过程是物理过程，没有化学反应且 过程完全可逆，这与蓄电池电化学储能不同
由于正负离子在固体电极和电解液之间的表面上分别吸附， 造成两固体电极之间的电势差，从而实现能量的存储。
缺 点
(1) 一个标准的超级电容器每单位重量储存的能量一般较低； (2) 高自放电率，大大高于电化学电池； (3) 非常低的内部电阻允许极快速放电时，容易导致隔膜破裂从而
发生短路。
10
3
3-2 法拉第赝电容器
法拉第赝电容
法拉第赝电容器也叫法拉第准电容，是在电极表面活体相中的 二维或三维空间上，电极活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆 的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。这 种电极系统的电压随电荷转移的量呈线性变化，表现出电容特征， 故称为“准电容”，是作为双电层型电容器的一种补充形式。
超级电容器
超级电容器
目录
1
2
3
概念
特点
分类
5
6
7
制作工艺
性能指标
应用
4
结构
8
生产厂家
1
概念
1
超级电容器的概念
什么是超级电容器？
超级电容器（supercapacitor）是指相对传统电容器而 言具有更高容量的一种电容器。通过极化电解质来储存能量。
超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既 具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电池的储能特性。
17
4
结构
4
超 级 电 容 器 结 构
超级电容器的结构
电极
电解液 隔膜
电极材料 导电剂 粘结剂 集流体
无机电解液 有机电解液 离子电解液
19
4
超级电容器的结构
超级电容器的结构示意图
集
流 体
隔 膜
电极材料
电解液
20
4
超级电容器的结构
超级电容器的电极材料
双电层电容器
电极材料
炭材料
实例
活性炭 碳纳米管 碳气凝胶 石墨烯
充电时，在固体电极上电荷引 力的作用下，电解液中的阴阳离子 分别聚集在两个固体电极的表面。
放电时，阴阳离子离开固体 电极的表面，返回电解液本体。
+
+
-
-
+
+
+
+
-
+
-
-
+
+
-
-
+
+
-
-
+
+
-
-
(a) 充电
-
+
+
-
+
+-
-
+-
+
-
-
+
(b) 放电
9
3
3-1 双电层电容器
双电层电容的优缺点
(1) 寿命长，能维持数百万个充电循环的寿命；
4
2
特点
2
超级电容器的特点
超
级
电容量大
电
容
器 可任意并联
的 增加电容量
八
大
特
工作温度范围宽
点
充放电寿命长
等效串联电阻 相对常规电容大
免维护，环保
大电流放电
快速充电
6
3
分类
3
超级电容器的分类
超级电容器
双电层电容器
静电作用（ helmholtz双电层 ）储能
法拉第赝电容器
电化学作用（ 法拉第反应）储能
(2) 每个周期的平均成本低；
(3) 良好的可逆性；
优
(4) 充电和放电率非常高；
点
(5) 非常低的内部电阻和随之而来的高周期效率（95%以上）和极 低的放热；
(6) 高输出功率；
(7) 比功率高；
(8) 使用无腐蚀性的电解质和低毒性的材料，提高了安全性；
(9) 简单的充电方法，不必进行过充检测，因为没有过充的可能。
11
3
3-2 法拉第赝电容
充电时，电解液中的离子在外加电
场的作用下向溶液中扩散到电极/溶液
界面，而后通过界面的电化学反应进入
放电时这些进入氧化物中的离
到电极表面活性氧化物的体相中；若电 子又会重新回到电解液中，同时所
极材料是具有较大比表面积的氧化物， 存储的电荷通过外电路释放出来。
就会有相当多的这样的电化学反应发生，
法拉第赝电容器
导电聚合物 金属氧化物
聚苯胺 聚吡咯 聚乙炔
RuO2 MnO2 V2O5
21
4
4-1 超级电容器的电极材料
1.活性炭
优势：
1、成本低 2、比表面积高 3、实用性强 4、生产制备工艺成熟 5、高比容量，能达到 500F/g，一般为200F/g
性能影响因素：
1、炭化、活化条件，高温处理 2、孔分布情况 3、表面官能团 4、杂质
法拉第赝电容器缺点：
由于电极反应牵涉到了化学反应过程，往往 会有不可逆的成分在，所以可逆性和循环性能相 对较差。
13
3
3-3 混合型超级电容器
定义：
一极采用传统的电池电极并通过电化学反应来储存和转 化能量，另一极则通过双电层来储存能量的一种超级电容器。
法拉第赝电容
双电层电容
混合型超级电容器是电容器研 究的热点。在超级电容器的充放电 过程中正负极的储能机理不同，因 此其具有双电层电容器和电池的双 重特征。混合型超级电容器的充放 电速度、功率密度、内阻、循环寿 命等性能主要由电池电极决定，同 时充放电过程中其电解液体积和电 解质浓度会发生改变。
16
3
三种超级电容器对比
三种超级电容器的优缺点对比
双电层电容器
工作温度范围宽
温度变化小
优
功率密度高
点
安全性高 寿命高
已商业化
缺
电压低 能量密度低
点
成本高
自放电大
法拉第赝电容器
能量密度大
功率密度低 电压低
除RuO2外研究中 成本最高
混合超级电容器
工作温度范围宽 能量密度高 安全性高 寿命高
产业化推进中 温度变化大 功率密度低 成本较高
研究趋势：材料复合，降低成本
22
4
4-1超级电容器的电极材料
2.碳纳米管
单壁纳米管 多壁纳米管 优点：高导电率，比功率高， 缺点：比表面积小，成本高。
因材料
14
3
3-3 混合型超级电容器
锂离子电容器
结 构 图
15
3
3-3 混合型超级电容器
充电
电解液 中的Li+嵌入 到石墨层间 形成嵌锂石 墨，同时， 电解液中的 阴离子则吸 附在活性炭 正极表面形 成双电层。
锂离子电容器机理
放电
Li+从负极 材料中脱出回到 电解液中，正极 活性炭与电解液 界面间产生的双 电层解离，阴离 子从正极表面释 放，同时电子从 负极通过外电路 到达正极。