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什么是超級電容器

更新時(shí)間:2017/7/12 17:51:52    閱讀:32501    分享此文章:
超級電容器,是近年來(lái)隨著(zhù)材料科學(xué)和電子產(chǎn)品的發(fā)展而出現的一種介于傳統電容器與電池之間的新型功率儲能元件。具有高達數千法拉的電容量,瞬間放電電流可達數千安培。

超級電容器的結構如圖所示。

 

雙電層介質(zhì)在電容器的二個(gè)電極上施加電壓時(shí),在靠近電極的電介質(zhì)界面上產(chǎn)生與電極所攜帶的電荷極性相反的電荷并被束縛在介質(zhì)界面上,形成事實(shí)上的電容器的二個(gè)電極。如圖3所示,很明顯,二個(gè)電極的距離非常小,只有幾nm.同時(shí)活性炭多孔化電極可以獲得極大的電極表面積,可以達到200 m2/g。因而這種結構的超級電容器具有極大的電容量并可以存儲很大的靜電能量。就儲能而言,超級電容器的這一特性介于傳統電容器與電池之間。當二個(gè)電極板間電勢低于電解液的氧化還原電極電位時(shí),電解液界面上的電荷不會(huì )脫離電解液,超級電容器處在正常工作狀態(tài)(通常在3 V以下),如果電容器二端電壓超過(guò)電解液的氧化還原電極電位,那么,電解液將分解,處于非正常狀態(tài)。隨著(zhù)超級電容器的放電,正、負極板上的電荷被外電路泄放,電解液界面上的電荷響應減少。由此可以看出超級電容器的充放電過(guò)程始終是物理過(guò)程,沒(méi)有化學(xué)反應,因此性能是穩定的,與利用化學(xué)反應的蓄電池不同。

超級電容器的主要特點(diǎn)

盡管超級電容器的能量密度是蓄電池的5%或更少,但是這種能量?jì)Υ娣绞娇梢詰迷趥鹘y蓄電池不足之處與短時(shí)高峰值電流中。與電池相比,這種超級電容器具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢:

一:電容量大,超級電容器采用活性炭粉與活性炭纖維作為可極化電極,與電解液接觸的面積大大增加,根據電容量的計算公式,二個(gè)極板的表面積越大,電容量就越大,因此,一般雙電層電容器容量易于超過(guò)1 F,它的出現使普通電容器的容量范圍驟然躍升了3~4個(gè)數量級,目前單體超級電容器的最大電容量可達5000 F;

二:充放電壽命很長(cháng),可達500000次或90000小時(shí),而蓄電池的充放電壽命很難超過(guò)l000次;

三:可以提供很高的放電電流,如2700 F的超級電容器額定放電電流不低于950 A,放電峰值電流可達1680 A,一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流,一些高放電電流的蓄電池,在如此高的放電電流下,使用壽命大大縮短;

四:充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上,而蓄電池在如此短的時(shí)間內充滿(mǎn)電將是極危險或幾乎不可能的;

五:可以在很寬的溫度范圍內正常工作(-40℃~+70℃),而蓄電池很難在高溫特別是在低溫環(huán)境下工作;

六:產(chǎn)品原材料構成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過(guò)程均沒(méi)有污染,是理想的綠色環(huán)保電源。

七:超級電容器可以任意并聯(lián)使用來(lái)增加電容量,若采取均壓措施后,還可以串聯(lián)使用。

八:充放電線(xiàn)路簡(jiǎn)單,無(wú)需充電電池那樣的充電電路,安全系數高,長(cháng)期使用免維護。剩余電量可直接讀出。

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