超級(jí)電容電池又叫黃金電容、法拉電�,它通過極化電解�(zhì)�(lái)�(chǔ)能,屬于雙電層電容的一�。由于其�(chǔ)能的過程并不�(fā)生化�(xué)反應(yīng),因此這種�(chǔ)能過程是可逆的,正�?yàn)榇顺�?jí)電容器可以反�(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)�。超�(jí)電容一般使用活性碳電極材料,具有吸附面積大,靜電儲(chǔ)存多的特�(diǎn),在新能源汽車中有廣泛使用�
超級(jí)電容器電池又叫雙電層電容�(Electrical Double-Layer Capacitor)是一種新型儲(chǔ)能裝�,它具有充電�(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色�(huán)保等特點(diǎn)。超�(jí)電容器用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源,可提供超大電流的電�;用作車輛啟�(dòng)電源,啟�(dòng)效率和可靠性都比傳�(tǒng)的蓄電池�,可以全部或部分替代傳統(tǒng)的蓄電池;用作車輛的牽引能源可以生產(chǎn)電動(dòng)汽車、替代傳�(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、改造現(xiàn)有的�(wú)軌電�;用在軍事上可保證坦克車、裝甲車等戰(zhàn)車的順利啟動(dòng)(尤其是在寒冷的冬季�、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機(jī)電設(shè)備的�(chǔ)能能�
超級(jí)電容器由于石油資源日趨短�,并且燃燒石油的�(nèi)燃機(jī)尾氣排放�(duì)�(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重(尤其是在�、中城市�,人們都在研究替代內(nèi)燃機(jī)的新型能源裝置。已�(jīng)�(jìn)行混合動(dòng)�、燃料電�、化�(xué)電池�(chǎn)品及�(yīng)用的研究與開�(fā),取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命�、溫度特性差、化�(xué)電池污染�(huán)境、系�(tǒng)�(fù)�、造價(jià)高昂等致命弱�(diǎn),一直沒有很好的解決辦法。而超�(jí)電容器以其優(yōu)異的特性揚(yáng)�(zhǎng)避短,可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化�(xué)電池用于車輛的牽引電源和啟動(dòng)能源,并且具有比傳統(tǒng)的化�(xué)電池更加廣泛的用�。正�?yàn)槿绱?,世界各?guó)(特別是西方�(fā)�(dá)�(guó)家)都不遺余力地�(duì)超級(jí)電容器�(jìn)行研究與開發(fā)。其中美�(guó)、日本和俄羅斯等�(guó)家不僅在研發(fā)生產(chǎn)上走在前�,而且還建立了專門的國(guó)家管理機(jī)�(gòu)(如:美�(guó)的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等),制定國(guó)家發(fā)展計(jì)�,由�(guó)家投入巨資和人力,積極推�(jìn)。就超級(jí)電容器技�(shù)水平而言,目前俄羅斯走在世界前面,其�(chǎn)品已�(jīng)�(jìn)行商�(yè)化生�(chǎn)和應(yīng)用,并被�17屆國(guó)際電�(dòng)車年�(huì)(EVS�17)評(píng)為產(chǎn)�,日本、德�(guó)、法�(guó)、英�(guó)、澳大利亞等�(guó)家也在急起直追,目前各�(guó)推廣�(yīng)用超�(jí)電容器的�(lǐng)域已相當(dāng)廣泛。在我國(guó)推廣使用超級(jí)電容�,能夠減少石油消�,減輕對(duì)石油�(jìn)口的依賴,有利于�(guó)家石油安�;有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問�;有利于解決�(zhàn)車的低溫啟動(dòng)問題。目前,�(guó)�(nèi)主要�10余家企業(yè)在�(jìn)行超�(jí)電容器的研發(fā)
超級(jí)電容器是建立在德�(guó)物理�(xué)家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基�(chǔ)上的一種全新的電容�。眾所周知,插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩�(cè)�(huì)出現(xiàn)符號(hào)相反的過剩電�,從而使相間�(chǎn)生電位差。那�,如果在電解液中同時(shí)插入兩�(gè)電極,并在其間施加一�(gè)小于電解�(zhì)溶液分解電壓的電�,這時(shí)電解液中的正、負(fù)離子在電�(chǎng)的作用下�(huì)迅速向兩極�(yùn)�(dòng),并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層,即雙電�,它所形成的雙電層和傳�(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電�(chǎng)作用下產(chǎn)生的極化電荷相似,從而產(chǎn)生電容效�(yīng),緊密的雙電層近似于平板電容�,但是,由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得�,因而具有比普通電容器更大的容量�
雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較�,因�,可在無(wú)�(fù)載電阻情況下直接充電,如果出�(xiàn)過電壓充電的情況,雙電層電容器將�(huì)開路而不�?lián)p壞器�,這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同�(shí),雙電層電容器與可充電電池相�,可�(jìn)行不限流充電,且充電次數(shù)可達(dá)10E6次以�,因此雙電層電容不但具有電容的特性,同時(shí)也具有電池特�,是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件�
超級(jí)電容的容量比通常的電容器大得多。由于其容量很大,對(duì)外表�(xiàn)和電池相同,因此也稱作“電容電池”或說“黃金電池�。超�(jí)電容器電池也屬于雙電層電容器,它是目前世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量的一�,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一�,都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層�(jié)�(gòu)獲得超大的容�.
傳統(tǒng)物理電容中儲(chǔ)存的電能�(lái)源于電荷在兩塊極板上的分�,兩塊極板之間為真�(相對(duì)介電常數(shù)�1)或一層介電物�(zhì)(相對(duì)介電常數(shù)為�)所隔離,電容值為:C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中A為極板面�,d為介�(zhì)厚度。所�(chǔ)存的能量�: E = C (ΔV)2/2,其中C為電容�,ΔV為極板間的電壓降.可見,若想獲得較大的電容量,�(chǔ)存更多的能量,必須增大面積A或減少介�(zhì)厚度d,但這�(gè)伸縮空間有限,導(dǎo)致它的儲(chǔ)電量和儲(chǔ)能量較小。超�(jí)電容采用活性炭材料制作成多孔電�,同時(shí)在相�(duì)的碳多孔電極之間充填電解�(zhì)溶液,�(dāng)在兩端施加電壓時(shí),相對(duì)的多孔電極上分別聚集正負(fù)電子,而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電�(chǎng)作用分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上,從而形成兩�(gè)集電�,相當(dāng)于兩�(gè)電容器串�(lián),由于活性碳材料具有�1200m2/g的超高比表面�(即獲得了極大的電極面積A),而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm(即獲得了極小的介�(zhì)厚度d),根據(jù)前面的計(jì)算公式可以看�,這種雙電層電容器比傳�(tǒng)的物理電容的容值要大很�,比容量可以提�100倍以�, 從而使單位重量的電容量可達(dá)100F/g,并且電容的�(nèi)阻還能保持在很低的水�,碳材料還具有成本低,技�(shù)成熟等優(yōu)�(diǎn)。從而使利用電容器�(jìn)行大電量的儲(chǔ)能成為可�,且在實(shí)際使用時(shí),可以通過串聯(lián)或者并�(lián)以提高輸出電壓或電流�
�1)充電速度快,只要充電幾十秒到幾分鐘就可達(dá)到其額定容量�95%以上;而現(xiàn)在使用面積的鉛酸電池充電通常需要幾�(gè)小時(shí)�
�2)循�(huán)使用壽命�(zhǎng),深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)50�(wàn)�,如果對(duì)超級(jí)電容每天充放�20次,連續(xù)使用可達(dá)68�。如果相�(yīng)地和鉛酸電池比較, 它的使用壽命可達(dá)68�, 且沒有“記憶效�(yīng)”�
�3)大電流放電能力超強(qiáng),能量轉(zhuǎn)換效率高,過程損失小,大電流能量循環(huán)效率�90%�
�4)功率密度高,可�(dá)300W/kg~5000W/kg,相�(dāng)于普通電池的�(shù)十�;比能量大大提高,鉛酸電池一般只能達(dá)�200W/kg,而超�(jí)電容電池目前研發(fā)已可�(dá)10 KW/kg�
�5)產(chǎn)品原材料�(gòu)�、生�(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環(huán)保電源;
�6)充放電線路�(jiǎn)�,無(wú)需充電電池那樣的充電電�,安全系�(shù)�,長(zhǎng)期使用免維護(hù)�
�7)超低溫特性好,使用環(huán)境溫度范圍寬�(dá)-40℃~+70��
�8)檢�(cè)方便,剩余電量可直接讀��
�9)單體容量范圍通常0.1F--3400F �
1、超�(jí)電容器具有固定的極�。在使用�,應(yīng)確認(rèn)極��
2、超�(jí)電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用�
�(dāng)電容器電壓超過標(biāo)稱電壓時(shí),將�(huì)�(dǎo)致電解液分解,同�(shí)電容器會(huì)�(fā)熱,容量下降,而且�(nèi)阻增�,壽命縮短,在某些情況下,可�(dǎo)致電容器性能崩潰�
3、超�(jí)電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中,高頻率的快速充放電�(huì)�(dǎo)致電容器�(nèi)部發(fā)熱,容量衰減,內(nèi)阻增�,在某些情況下會(huì)�(dǎo)致電容器性能崩潰�
4、安裝超�(jí)電容器后,不可強(qiáng)行傾斜或扭動(dòng)電容�,這樣�(huì)�(dǎo)致電容器引線松動(dòng),導(dǎo)致性能劣化�
5、在焊接過程中避免使電容器過熱:
若在焊接中使電容器出�(xiàn)過熱�(xiàn)�,會(huì)降低電容器的使用壽命,例如:如果使用厚度�1.6mm的印刷線路板,焊接過程應(yīng)�260℃,�(shí)間不超過5s�
6、將電容器串�(lián)使用�(shí)�
�(dāng)超級(jí)電容器�(jìn)行串�(lián)使用�(shí),存在單體間的電壓均衡問�,單純的串聯(lián)�(huì)�(dǎo)致某�(gè)或幾�(gè)單體電容器過�,從而損壞這些電容�,整體性能受到影響�
另外,超�(jí)電容器在變配電站直流系統(tǒng)�、稅控機(jī)、稅控收款機(jī)上、搖晃式手電筒上(免換電�,只要搖�30秒鐘,即可發(fā)�5分鐘;照射距�1公尺�、智能表類(如智能水表和煤氣表)�、計(jì)算機(jī)UPS電源方面亦多有應(yīng)��
超級(jí)電容器產(chǎn)品雖然問世不�,但由于它具有特殊的�(yōu)�(diǎn),已在許多領(lǐng)域中獲得了應(yīng)�,其前景可以�(rèn)為是非常廣闊�
根據(jù)總部位于北京的新興產(chǎn)�(yè)�(diào)研機(jī)�(gòu)力勤資訊的研究結(jié)果《中�(guó)超級(jí)電容器行�(yè)�(fā)展及投資分析�(bào)�2009-2010版(�2009-2013年預(yù)�(cè)�--�(dòng)力電源系列報(bào)告�,國(guó)�(nèi)從事大容量超�(jí)電容器研�(fā)的廠家共�50多家,然�,能夠批量生�(chǎn)并達(dá)到實(shí)用化水平的廠家不�20�。國(guó)�(nèi)廠商大多生產(chǎn)液體雙電層電容器,重要企�(yè)有錦州凱美能源(原錦州富�、錦州錦容)、北京集星電子、上海奧威等十多�。錦州凱美能源是�(guó)�(nèi)的超�(jí)電容器生�(chǎn)�,主要生�(chǎn)紐扣型和卷繞型超�(jí)電容�。北京集星可生產(chǎn)卷繞型和大型電容器,而上海奧威產(chǎn)品多集中在車用超�(jí)電容器上�
從各廠商的產(chǎn)品來(lái)看,核心企業(yè)間的�(jìng)�(zhēng)并不直接,因?yàn)闆]有完全重�(fù)�,競(jìng)�(zhēng)也只是局限于一�(gè)�(lǐng)域范圍內(nèi)的。預(yù)�(jì)2009-2010年各企業(yè)之間仍將有良好的合作,市�(chǎng)格局不會(huì)�(fā)生大的變�。集星、凱�、奧維等幾家企業(yè)仍將占據(jù)�(guó)�(nèi)市場(chǎng)絕大的份額,�(xì)分市�(chǎng)上各企業(yè)的競(jìng)�(zhēng)�(yōu)�(shì)將更加明�??偟�?lái)�,市�(chǎng)�(jìng)�(zhēng)不會(huì)太激烈�
基于中國(guó)消費(fèi)電子近年�(lái)的驚人增�(zhǎng)表現(xiàn),預(yù)�(jì)今后幾年�(nèi),我�(guó)紐扣型超�(jí)電容器有望保�30%以上的平均增�(zhǎng)率,卷繞型和大型超級(jí)電容器則有可能保�50%以上的平均增�(zhǎng)�。到2013年,我國(guó)超級(jí)電容器的整體�(chǎn)�(yè)�(guī)模有望達(dá)�79億元�
超級(jí)電容電池的蓄電量尚不能滿足需�,而且放電電流比較難控�,不能在純電力系�(tǒng)的車輛上使用�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
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