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超級電容的作用,超級電容有什么用途?

鉅大LARGE  |  點擊量:6825次  |  2018年08月19日  

摘要
超級電容學名是電子雙層電容【EDLC】,與傳統的同樣具有很高電容值的納米介質電容不同的是,超級電容沒有采用傳統的固態的電解質。超級電容的能量密度大于普通電容,小于鋰電池。它的功率密度小于普通電容,大于鋰電池。

超級電容學名是電子雙層電容【EDLC】,與傳統的同樣具有很高電容值的納米介質電容不同的是,超級電容沒有采用傳統的固態的電解質。超級電容的能量密度大于普通電容,小于鋰電池。它的功率密度小于普通電容,大于鋰電池。


超級電容器又叫雙電層電容器是一種新型儲能裝置,它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保等特點;


應用領域:1、稅控機、稅控加油機、真空開關、智能表、遠程抄表系統、儀器儀表、數碼相機、掌上電腦、電子門鎖、程控交換機、無繩電話等的時鐘芯片、靜態隨機存貯器、數據傳輸系統等微小電流供電的后備電源。


2、智能表(智能電表、智能水表、智能煤氣表、智能熱量表)作電磁閥的啟動電源


3、太陽能警示燈,航標燈等太陽能產品中代替充電電池。


4、手搖發電手電筒等小型充電產品中代替充電電池。


5、電動玩具電動機、語音IC、LED發光器等小功率電器的驅動電源。


超級電容器是介于傳統電容器和蓄電池之間的一種新型儲能裝置,它具有功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護、經濟環保等優點。


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超級電容器,它在5分鐘內充的電能可以讓一輛電動車走500英里,電費只有9美元。而燒汽油的內燃機車走相同里程則要花費60美元,超級電容也是新能源的一種,發展前景自然是很好的。


超級電容,又名電化學電容,雙電層電容器、黃金電容、法拉電容,是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。


它不同于傳統的化學電源,是一種介于傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程并不發生化學反應,這種儲能過程是可逆的,也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。


超級電容器結構上的具體細節依賴于對超級電容器的應用和使用。由于制造商或特定的應用需求,這些材料可能略有不同。所有超級電容器的共性是,他們都包含一個正極,一個負極,及這兩個電極之間的隔膜,電解液填補由這兩個電極和隔膜分離出來的兩個的孔隙。


超級電容器的結構如圖所示.是由高比表面積的多孔電極材料、集流體、多孔性電池隔膜及電解液組成。電極材料與集流體之間要緊密相連,以減小接觸電阻;隔膜應滿足具有盡可能高的離子電導和盡可能低的電子電導的條件,一般為纖維結構的電子絕緣材料,如聚丙烯膜。電解液的類型根據電極材料的性質進行選擇。


上圖中各部分為:(1):聚四氟乙烯載體;(2)(4):活性物質壓在泡沫鎳集電極上;(3):聚丙烯電池隔膜。


超級電容器的部件從產品到產品可以有所不同。這是由超級電容器包裝的幾何結構決定的。對于棱形或正方形封裝產品部件的擺放,內部結構是基于對內部部件的設置,即內部集電極是從每個電極的堆疊中擠出。這些集電極焊盤將被焊接到終端,從而擴展電容器外的電流路徑。


對于圓形或圓柱形封裝的產品,電極切割成卷軸方式配置。最后將電極箔焊接到終端,使外部的電容電流路徑擴展。


其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。


突出優點是功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度范圍寬,是世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種。


根據儲能機理的不同可以分為以下兩類:


1、雙電層電容:是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產生的。對一個電極/溶液體系,會在電子導電的電極和離子導電的電解質溶液界面上形成雙電層。當在兩個電極上施加電場后,溶液中的陰、陽離子分別向正、負電極遷移,在電極表面形成雙電層;撤消電場后,電極上的正負電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩定,在正負極間產生相對穩定的電位差。這時對某一電極而言,會在一定距離內(分散層)產生與電極上的電荷等量的異性離子電荷,使其保持電中性;當將兩極與外電路連通時,電極上的電荷遷移而在外電路中產生電流,溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性,這便是雙電層電容的充放電原理。


2、法拉第準電容:其理論模型是由Conway首先提出,是在電極表面和近表面或體相中的二維或準二維空間上,電活性物質進行欠電位沉積,發生高度可逆的化學吸脫附和氧化還原反應,產生與電極充電電位有關的電容。對于法拉第準電容,其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲,而且包括電解液離子與電極活性物質發生的氧化還原反應。當電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴散到電極/溶液界面時,會通過界面上的氧化還原反應而進入到電極表面活性氧化物的體相中,從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時,這些進入氧化物中的離子又會通過以上氧化還原反應的逆反應重新返回到電解液中,同時所存儲的電荷通過外電路而釋放出來,這就是法拉第準電容的充放電機理。[1]

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