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    什么是超級電容器

    更新時間:2017/7/12 17:51:52    閱讀:33925    分享此文章:
    超級電容器,是近年來隨著材料科學(xué)和電子產(chǎn)品的發(fā)展而出現(xiàn)的一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的新型功率儲能元件。具有高達數(shù)千法拉的電容量,瞬間放電電流可達數(shù)千安培。

    超級電容器的結(jié)構(gòu)如圖所示。

     

    雙電層介質(zhì)在電容器的二個電極上施加電壓時,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,形成事實上的電容器的二個電極。如圖3所示,很明顯,二個電極的距離非常小,只有幾nm.同時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(jié)構(gòu)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(tǒng)電容器與電池之間。當(dāng)二個電極板間電勢低于電解液的氧化還原電極電位時,電解液界面上的電荷不會脫離電解液,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(yīng)減少。由此可以看出超級電容器的充放電過程始終是物理過程,沒有化學(xué)反應(yīng),因此性能是穩(wěn)定的,與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同。

    超級電容器的主要特點

    盡管超級電容器的能量密度是蓄電池的5%或更少,但是這種能量儲存方式可以應(yīng)用在傳統(tǒng)蓄電池不足之處與短時高峰值電流中。與電池相比,這種超級電容器具有以下幾點優(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(jù)電容量的計算公式,二個極板的表面積越大,電容量就越大,因此,一般雙電層電容器容量易于超過1 F,它的出現(xiàn)使普通電容器的容量范圍驟然躍升了3~4個數(shù)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,可達500000次或90000小時,而蓄電池的充放電壽命很難超過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間內(nèi)充滿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(nèi)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(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,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:充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數(shù)高,長期使用免維護。剩余電量可直接讀出。

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