黃金電容,又叫超級電容器、雙電層電容器、電化學(xué)電容�, 法拉電容,通過極化電解�(zhì)來儲��
黃金電容(法拉電�、超級電容器)是利用電子�(dǎo)體活性炭與離子導(dǎo)體有機或無機電解液之間形成感�(yīng)雙電荷層原理制成的電容器,它具有體積�、容量大、電壓記憶特性好、可靠性高等特�,因為它容量大,所以可以儲存較多電�,故可在電子�(chǎn)�、工控設(shè)�、汽車工�(yè)等領(lǐng)域的一些產(chǎn)品中做后備電源和輔助電源。和充電電池相比,超級電容器具有充電時間短、功率密度高、使用壽命長、低溫特性好及無�(huán)境污染等�(yōu)勢,故可在眾多領(lǐng)域取代充電電�,并表現(xiàn)出在某些方面超越充電電池的特�,彌補了充電電池在使用中的不足,如:充電�,充電電路復(fù)�,使用壽命短等缺�。超級電容器是一種新興的能提供強大脈沖功率的理想�(huán)保型物理二次電源�
超級電容原理并非新技�(shù),常見的超級電容器大多是雙電層結(jié)�(gòu),同電解電容器相�,這種超級電容器能量密度和功率密度都非常高。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相�,超級電容器儲存電荷的能力比普通電容器�,并具有充放電速度快、效率高、對�(huán)境無污染、循�(huán)壽命�、使用溫度范圍寬、安全性高等特點�
其基本原理為:當(dāng)向電極充電時,處于理想極化電極狀�(tài)的電極表面電荷將吸引周圍電解�(zhì)溶液中的異性離子,使這些離子附于電極表面上形成雙電荷�,構(gòu)成雙電層電容。由于兩電荷層的距離非常?。ㄒ�?.5nm以下�,再加之采用特殊電極�(jié)�(gòu),使電極表面積成萬倍的增加,從而產(chǎn)生極大的電容量�
黃金電容超級電容器超級電容器的類型比較多,按不同方式可以分為多種�(chǎn)�,以下作簡單介紹�
按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器�
雙電層型超級電容器,包括
1.活性碳電極材料,采用了高比表面積的活性炭材料�(jīng)過成型制備電極�
2.碳纖維電極材�,采用活性炭纖維成形材料,如�、氈等經(jīng)過增�,噴涂或熔融金屬增強其導(dǎo)電性制備電��
3.�?xì)饽z電極材料,采用前�(qū)材料制備凝膠,經(jīng)過炭化活化得到電極材��
4.碳納米管電極材料,碳納米管具有極好的中孔性能和導(dǎo)電�,采用高比表面積的碳納米管材料,可以制得非常�(yōu)良的超級電容器電��
以上電極材料可以制成�
1.平板型超級電容器,在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極,另外也有Econd公司�(chǎn)品為典型代表的多層疊片串�(lián)組合而成的高壓超級電容器,可以達(dá)�300V以上的工作電��
2.繞卷型溶劑電容器,采用電極材料涂覆在集流體上,經(jīng)過繞制得�,這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度�
贗電容型超級電容器:
超級電容器包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料,金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材�,活性炭作為�(fù)極材料制備的超級電容�,導(dǎo)電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經(jīng)P型或N型或P/N型摻雜制取電�,以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密�,目前除NiOx型外,其它類型多處于研究階段,還沒有實現(xiàn)�(chǎn)�(yè)化生�(chǎn)�
按電解質(zhì)類型可以分為水性電解質(zhì)和有機電解質(zhì)類型�
水性電解質(zhì),包括以下幾�
1.酸性電解質(zhì),多采用36%的H2SO4水溶液作為電解質(zhì)�
2.堿性電解質(zhì),通常采用KOH、NaOH等強堿作為電解質(zhì),水作為溶劑�
3.中性電解質(zhì),通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解�(zhì),水作為溶劑,多用于氧化錳電極材料的電解��
有機電解�(zhì)
通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質(zhì),有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶�,電解質(zhì)在溶劑中接近飽和溶解��
另外還可以分為:
1.液體電解�(zhì)超級電容�,多�(shù)超級電容器電解質(zhì)均為液態(tài)�
2.固體電解�(zhì)超級電容�,隨著鋰離子電池固態(tài)電解液的�(fā)展,�(yīng)用于超級電容器的電解�(zhì)也對凝膠電解�(zhì)和PEO等固體電解質(zhì)進行研究�
超級電容� - 工藝
超級電容器超級電容器的工藝流程為:配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測→包裝�
超級電容器在�(jié)�(gòu)上與電解電容器非常相�,它們的主要區(qū)別在于電極材�。早期的超級電容器的電極采用�,碳電極材料的表面積很大,電容的大小取決于表面積和電極的距離,這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離,使超級電容器的容值可以非常大,大多數(shù)超級電容器可以做到法拉級,一般情況下容值范圍可�(dá)1-5000F�
超級電容器通常包含雙電�、電解質(zhì)、集流體、隔離物四個部�。超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層�(jié)�(gòu)獲得超大的電容量�。在超級電容器中,采用活性炭材料制作成多孔電�,同時在相對的兩個多孔炭電極之間充填電解�(zhì)溶液,當(dāng)在兩端施加電壓時,相對的多孔電極上分別聚集正�(fù)電子,而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電場作用分別聚集到與正�(fù)極板相對的界面上,從而形成雙集電��
黃金電容超級電容器如果使用不�(dāng)會造成電解�(zhì)泄漏等現(xiàn)�;和鋁電解電容器相比,它�(nèi)阻較大,因而不可以用于交流電路�
1、黃金電容超級電容器不同于電池,在某些應(yīng)用領(lǐng)�,它可能�(yōu)于電�。有時將兩者結(jié)合起�,將電容器的功率特性和電池的高能量存儲�(jié)合起�,不失為一種更好的途徑�
2、黃金電容超級電容器在其額定電壓范圍�(nèi)可以被充電至任意電位,且可以完全放出。而電池則受自身化�(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍,如果過放可能造成性破��
3、黃金電容超級電容器的荷電狀�(tài)(SOC)與電壓�(gòu)成簡單的函數(shù),而電池的荷電狀�(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算�
4、黃金電容超級電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量,電池與其體積相�(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪�?。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的�(yīng)用中,超級電容器是一種更好的途徑�
5、黃金電容超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響,相反如果電池反�(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣�
6、黃金電容超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損��
7、黃金電容超級電容器可以反復(fù)循環(huán)�(shù)十萬�,而電池壽命僅幾百個循�(huán)
1.可作為玩具電動機、語音IC、LED�(fā)光器等小功率電器的驅(qū)動電源�
2. 可在太陽能道�、警示燈、航�(biāo)燈等太陽能產(chǎn)品中代替充電電池做LED的電��
3. 可用作小型UPS電源
4.可用于電子產(chǎn)品的時鐘芯片、靜�(tài)隨機存貯�、數(shù)�(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。如:數(shù)碼相�5.掌上電腦、電子門�、智能電�、遠(yuǎn)程抄表系�(tǒng)、儀器儀�、程控交換機、稅控機、無繩電話等�
6.可在小型充電�(chǎn)品中代替充電電池。如:手搖發(fā)電手電筒�
7.可在水表、煤氣表中作電磁閥的后備電源�
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