石墨烯超级电容器项目介绍

石墨烯超级电容器项目介绍
石墨烯超级电容器项目介绍

红桥新区石墨烯超级电容器项目介绍

一、概况

石墨烯超级电容器项目,是由贵州新碳高科有限责任公司在六盘水投资1.6亿元新建设的石墨烯应用技术,项目占地30亩,建设3万平方米多层标准化厂房,主要生产石墨烯超级电容器,目前该项目已基本完成场平、近期将开展主体厂房建设,计划2 014年10月底达到试生产条件。

贵州新碳高科有限责任公司成立于2011年,公司总部在贵阳高新区,主要生产石墨烯,该项目是由位于美国硅谷的海外贵州促进会应贵州省有关领导要求,向贵州省推荐全球领先的高新技术项目。

石墨烯超级电容器项目,主要采用石墨烯为主要原材料,利用石墨烯的高传导性、高石墨烯超级电容器比表面积,生产石墨烯超级电容器。石墨烯超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件,属于新材料高科技无污染的产品。它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时,具有可达法拉级甚至数千法拉的静电容量,因此其具有能量密度较高的特点,同时还具有充放电速度快、充放电效率高、寿命长、安全性好、环境好等特点。高性能的石墨烯电容器产品具有广泛的市场应用前景,针对高性能、超薄以及大功耗电子产品如智能手机、平板手持电脑、大功率节能LED照明、超薄LCD电视、电动

车电池等产业上,具有极高的应用价值,超级电容器在很多领域都有广阔的应用前景。

三、超级电容器应用

超级电容器自面市以来,在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、通信国防、消费电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力,全球需求量快速扩大,已成为电源电池领域内新的产业亮点而被世界各国广泛关注。当前,国内相关企业也都在扩大生产规模,增加产品的多样性。

1、市场前景非常广阔。超级电容器市场需求量非常大,并且以很高的速度增长,而超级电容器市场规模也在高速扩展。

2、超级电容器有着巨大的市场潜力。超级电容器相对于其它储能电源优势很明显,但它占整个能量储存装置的市场份额其实还很小。

3、通过供需情况的比较发现,国内能规模生产的厂家较少,生产规模还远远无法满足国内市场的需求,所以国内大多数用户还是通过进口来满足需要。

在市场需求迅速增长的强力推动下,国内现有的超级电容器生产企业会积极融资扩产,国际从事超级电容器生产的大型企业也会把战略投资的目光锁定中国,另外很多相关生产企业(如铝电解电容器生产企业)也有进军超级电容器领域的意向,准备介

入这一新兴行业。

其实目前超级电容器在市面上远没有其它电池那么常见,超级电容器更多的是被用于成品的配件使用,所以其购买方式主要还是批量定制为主。这也就从一定程度上限制了其推广。正因如此真正用于稳定储能的超级电容器电池的开发才显得尤为重要。在市场需求的刺激和愈发激烈的竞争下,几年以后超级电容器的产品会更加丰富,产品性能会更加完善,价格也会更加低廉,销售方式也会更加多样化。

石墨烯超级电容器属于标准的全系列低碳经济核心产品。它的功率密度远高于锂电池,充放电循环次数可达50万次以上,寿命达10年以上,充电时间短,可大电流充放电,最大优点是短时间高功率输出。鉴于其特点,它能够广泛应用于消费类电子产品领域,还能用于新能源发电系统、分布式储能系统、智能分布式电网系统领域,新能源汽车等交通领域,电磁炸弹等军用设备领域和运动控制领域等,涉及新能源发电、智能电网、新能源汽车、节能建筑、工业节能减排等各个行业,属于标准的全系列低碳经济核心产品。

四、项目建设方案、建设地点、建设工期和进度安排。

项目建设地点,位于钟山经济开发区红桥新区装备制造园,项目占地30亩,目前该项目已完成了征地拆迁、场地平整、地质

堪探和设计,现已开展基础施。本项目团队计划设计核心生产技术路线,以研发成套技术产品与技术服务,其中最重要的是掌握特殊关键核心工艺:将规模化生产的高质量石墨烯应用于电容器研究,形成具有高容量、低电阻、性能稳定的超级电容器产品。公司拟在产品生产计划2015年达到年产20万个60型、3000F石墨烯超级电容器个60型、3000F石墨烯超级电容器,产值达1.2亿元;2016年生产达到30万个,60型、3000F石墨烯超级电容器,产值1.8亿元;2017年达到60万个产值3.6亿元。

超级电容的充放电实验曲线测试(含答案)

超级电容器的充放电实验曲线测试 一、实验目的 了解超级电容器结构组成以及工作原理,理解超级电容器等效电路模型,学会绘制超级电容器充放电曲线。 二、超级电容器结构以及工作原理 超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔膜四个部件。超级电容器电极由多孔材料在金属薄膜(常用铝)上沉积而成,而活性炭则是常用的多孔材料。充电时,电荷存储于多孔材料和电解质之间的界面上。电解质的选择往往是电容器单体电压和离子导电性之间妥协的结果,追求离子导电性的最大化可能会导致所选择的电解质分解电压低至1V 。隔膜通常是纸,起绝缘作用,可以防止电极之间任何的导电接触。必须能够浸泡在电解质中,并且不影响电解质的离子导电性。 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上电荷不会脱离电解液,超级电容器为正常工作状态(通常为3V 以下),如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解,

为非正常状态。由于随着超级电容器放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液的界面上的电荷相应减少。 三、实验线路图 四、实验步骤 1、充电实验 按照实验线路图连接电路,将开关接到K端,使电源接入电路中,实现超级电容的充电过程,通过串口命令记录电流和电压。 2、放电实验 在超级电容器充电完成后,将开关接到另一端,将电源断开,实现超级电容的放电过程,通过串口命令记录电流和电压。 五、注意事项 1、超级电容器具有固定的极性。在使用前,应确认极性。 2、超级电容器应在标称电压下使用。当电容器电压超过标称电压时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,而且内阻增加,寿命缩短,在某些情况下,可导致电容器性能崩溃。 3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中,高频率的快速充放电会导致电容器内部发热,容量衰减,内阻增加,在某些情况下会导致电容器性能崩溃。 4、外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。 5、安装超级电容器后,不可强行倾斜或扭动电容器,这样会导致电容器引线松动,导致性能劣化。

黑磷和石墨烯对比的优缺点

黑磷和石墨烯对比的优缺点 黑磷和石墨烯对比的优缺点,是大多数人想要了解的事情。因为,这两种材料都是近年来热门的话题,很多媒体都在宣传,但是大家对黑磷、石墨烯可能仅限于听过名字,对它们都没有深入的了解过,自然也就不知道黑磷、石墨烯的优缺点。先丰纳米作为专业的纳米材料公司,下面就给大家简单的介绍黑磷和石墨烯对比的优缺点。 石墨烯具备众多优异的力学、光学、电学和微观量子性质,是具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能,未来有望在电极、电池、晶体管触摸屏、太阳能、传感器超轻材料、医疗、海水淡化等众多领域应用,是很有前景的先进材料之一。 石墨烯可能不会通过其自身作为一种理想材料来实现未来的巨大影响,而是通过它衍生的产物。尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点,但它也有缺点,尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。 在高科技设备面前,石墨烯的光环黯淡了一些。电子时代的大多数被认为有价值的材料都是半导体,而石墨烯更像一个金属导体。 二维黑磷单晶(又称黑磷),二维黑磷单晶是纯磷可以形成的三种不同的晶体结构(或同素异形体)之一。其他两种材料分别是用于制造烟花的白磷和用于制造火柴头的红磷。 二维黑磷单晶由位于两个位面的波浪形磷原子组成,其属性已经使它成为材料学界的宠儿,其电子转移速率为600 cm2/vs,一些研究人员希望进一步提高这一速率;同时,

其频间带隙(让电流通过该物质所需要的电伏)是可调谐的,即电子工程师可以通过简单 的改变二维黑磷单晶的叠层调整带隙,这一特性有利于根据具体要求设计出期望的带隙。 二维黑磷单晶在空气中不稳定,在24小时后,就可以看到材料表面的气泡,然后整 个设备在数日内就会失效。 以上就是黑磷和石墨烯对比的优缺点的介绍,有任何问题,欢迎立即咨询先丰纳米公司。 先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商,专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳 米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向,现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜 完整生产线。 自2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过 一万家,工业客户超过两百家。 南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内,现 专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向,立志做先进材料及 技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”,建筑面积近4000平方,形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米 材料制造和技术服务中心。现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线,2017年年产高品质石墨烯粉末50吨,石墨烯浆料1000吨。 欢迎广大客户和各界朋友莅临我司指导!欢迎电话咨询或者登陆我们的官网进行查看。

石墨烯在超级电容器中的应用

石墨烯在超级电容器中的应用 前言本文对超级电容器分别从定义,工作原理,特点和分类做了简单介绍,然后以南开大学陈永胜教授的一篇综述介绍了石墨烯在超级电容器中的应用,并做了具体的例证分析。 关键词:超级电容器石墨烯修饰石墨烯 在储能领域的发展史上,大致可以分为第一代机械师储能,比如飞轮、发条,第二代化学式储能,如铅酸电池、镍氢镍镉电池以及锂离子电池等,第三代物理式储能如超级电容器。超级电容器其实在我们生活中无处不在,如交通领域,在火车、巴士、汽车、卡车,能源领域,如新能源、风能和太阳能、电网削峰填谷、能量回收,工业领域,如起重机、阀门、挖掘机以及一些重型设备等,在电子领域,如硬盘、存储器和后备电源。超级电容器已经是我们生活中必不可少的一部分,它在我们的社会中扮演着一个必不可少的角色,所以我们有必要深入地去了解一下什么是超级电容器。 超级电容器(supercapacitors),又称为电化学电容器(ECs)。是一种介于电池和传统电容器之间的新型储能元件。它是一种功率型的储能器件,通过电极材料与电解液界面形成双电层,或电极表面快速的氧化还原反应来储存电能。主要包括:电极材料、集流体、电解液 和隔膜,原理图如下:

超级电容器有如下特点:(1)超高比容量(0.1-6000F)。比传统电容器同体积电容量大2000-6000倍。(2)充电速度快,只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95%以上;而现在使用较多的铅酸电池、锂离子电池等充电通常需要几个小时。(3)超长寿命,充放电大于40万次。(4)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;(5)温度范围宽:–40~ +70℃,一般电池是–20 ~ +60℃。(6)免维护,环境友善。 它和我们常见的化学式储能的电池相比,以及和传统电容器在功率密度和能量密度上的比较如下图所示: 超级电容器按机理可以分为两类:一类是双电层电容,依靠物理

超级电容器原理及电特性

超级电容器原理及电特性 Principle & Electric characteristics of Ultra capacitor 辽宁工学院陈永真孟丽囡宁武 Chen Yongzhen Liao Ning Institute of Technology 摘要:叙述了超级电容器的基本结构和工作原理,比较全面地介绍了超级电容器的特点和在特定测试条件下的电特性,分析了如较大的ESR、发热等特殊电特性产生的原因,提出一些注意事项。 关键词:超级电容器 ESR 放电电流 Abstract:Basic structure & principle of ultra-capacitor are described in this paper. The characteristics about ultra-capacitor and electric characteristics in special measuring conditions are also introduced in detail. Some reasons of special electric characteristics are analyzed, such as big ESR and heat, at last some attentions are also put forward. Key words: ultra-capacitor ESR Discharging current 超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件,随着它的问世,如何应用好超级电容器,提高电子线路的性能和研发新的电路、电子线路及应用领域是电力电子技术领域的科技工作者的一个热门课题。 1. 级电容器的原理及结构 1.1 超级电容器结构 图一为超级电容器的模型,超级电容器中,多孔化电极采用活性炭粉和活性炭和活性炭纤维,电解液采用有机电解质,如丙烯碳酸脂(propylene carbonate)或高氯酸四乙氨(tetraetry lanmmonium perchlorate)。工作时,在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成的双电层中聚集的电容量c由下式确定: 其中ε是电解质的介电常数,δ是由电极界面到离子中心的距离,s是电极界 面的表面面积。 由图中可见,其多孔化电极是使用多孔性的活性碳有极大的表面积在电解液中吸 附着电荷,因而将具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量,超级电容器的这一 特性是介于传统的电容器与电池之间。电池相较之间,尽管这能量密度是5%或是更 少,但是这能量的储存方式,也可以应用在传统电池不足之处与短时高峰值电流之中。 这种超级电容器有几点比电池好的特色。 图1超级电容器结构框图 1.2 工作原理 超级电容器是利用双电层原理的电容器,原理示意图如图2。当外加电压加到 超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上电荷不会脱离电解液,超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下),如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解,为非正常状态。由于随着超级电容器放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出:超级电容器的充放电过程始终是物理过程,没有化学反应。因此性能是稳定的,与利用化学反应的蓄电池是不同的。 2.3 主要特点 由于超级电容器的结构及工作原理使其具有如下特点:

关于石墨烯电池的调研报告范文

关于石墨烯电池的调研报告 0引言 《世界报》的一则关于西班牙Graphenano 公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池的消息,引起了世界各地的转发与评论,该消息称石墨烯聚合材料电池能够提给电动车1000公里的续航能力,而其充电时间不到8分钟。为调查此消息的真实性与石墨烯聚合材料电池的可行性,于是检索、收集了大量的资料,并总结做出了自己的调查结果。 1石墨烯简介 石墨烯(Graphene )是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达K m W ?/5300,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过s V cm ?/215000,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约m ?Ω-810,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 特斯拉CEO 马斯克近目在接受英国汽车杂志采访时表示,正在研究高性能电池,特斯拉电动车的续行里程很快将能达到800公里,比目前增长近70%。其表示,特斯拉始终致力于打造纯电动汽车,将继续革新电池技术,不考虑造混合动力车。特斯拉Model3电动汽车的续行里程有望达N320公里,售价约为3.5万美元。[]《功能材料信息》 2014年第11卷第4期 56-56页据悉,石墨烯兼具高强度、高导电性、柔韧性等优点,应用于锂电池负极材料后,可大幅度提高其电容量和大倍率充放电性能 ,或成特斯拉电池的理想材料。 特斯拉研究高能电池石墨烯或为理想材料 这项新技术的核心在于,新型多孔石墨烯材料含有巨大的内部表面区域,因此能实现在极短时间内充电。所充电能量与普通锂电池的电能量相当。更重要的是,石墨烯电池电极在经过1万次充放电之后。能量密度并未出现明显损失。 这种多孔石墨烯材料的超级电容,还可以为电动车节省大量的能量"如今,电动车的电能浪费现象仍旧普遍存在" 1新闻方面 首先,我从网上搜索了相关的新闻,包括ZOL 新闻中心科技频道的“石墨烯电池或将引领改革:充电10分钟跑1000公里”说道“这项突破性研究,为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现,并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步”;21世纪经济报道的“中国2015年量产石墨烯锂电池或颠覆电动车行业”说道“2014年12月初,西方媒体报

石墨烯基超级电容器电极材料研究进展..

**大学研究生课程考试(查)论文2014——2015学年第二学期 《石墨烯基超级电容器电极材料研究进展》 课程名称:材料化学 任课教师: 学院: 专业: 学号: 姓名: 成绩:

石墨烯基超级电容器电极材料研究进展 摘要:超级电容器是目前研究较多的新型储能元件,其大的比电容、高的循环稳定性以及快速的充放电过程等优良特性,使其在电能储存及转化方面得到广泛应用。超级电容器的电极材料是它的技术核心。石墨烯作为一种新型的纳米材料,具有良好的导电性和较大的比表面积,可作为超级电容器的电极材料。利用其他导电物质对石墨烯进行改性和复合,可以在保持其本身独特优点的同时提高作为电极材料的导电率、循环稳定性等其他性能。本文对近年来石墨烯基电极材料在两种不同类型超级电容器中的应用研究进行了综述。 关键词:超级电容器;石墨烯;导电聚合物;金属氧化物 随着人类社会赖以生存的环境状况的日益恶化,过多的CO2排放造成气候变化不稳定,人们对能源的开发和研究重点已经转移到绿色能源(如太阳能、风能等)上面[1, 2],但是它们是靠大自然的资源来储能和转化能量的,其发电能力极大程度要受到自然环境以及季节变化的影响,如果被广泛应用于日常生活,有很多不稳定性,这也是目前太阳能、风能领域的瓶颈。超级电容器,又称作电化学电容器,是一种既稳定又环保的新型储能元件。它具有充电时间短、使用寿命长、功率密度高、安全系数高、节能环保、低温特性好等优点。超级电容器在现代科技、工业、航天事业方面的应用都十分广泛,它代表了高储能技术的一次突破。目前,国内在相关方面做了许多研究,并实现了商业化生产。但是,它们的广泛应用还存在,例如,能量密低、成本过高等问题。 从原理出发,超级电容器可分为双电层电容器和法拉第赝电容器两类。两者均是由多孔双电极、电解质、集流体、隔离物4部分所构成(超级电容器结构如图1所示)。为了减小接触电阻,要求电解质和电极材料紧密接触;隔离物的电子电导要低,离子电导要高,以保证电解质离子顺利穿透。双电层电容器是利用双电极和电解质组成的双电层结构来实验充放电储能的。当在两电极上施加电压,电解质被电离产生正负离子,由于电荷补偿,正离子移向负电极,负离子移向正电极,这样就在电极与电解质界面处产生双电层。由于这个双电层是由相反电荷层构成,如同普通平板电容器一样,但是此双电层间距很小,是原子尺寸量

超级电容测试方案

10.备用电源系统测试 10.1测试工具及仪器 (1)数字万用表FLUKE 289 1台; (2)数字示波器Tektronix DPO3034 1台(含电流卡钳A622,高压隔离探头P5210);(3)数字兆欧表HIOKI 345 1台,VC60D 1台; (4)功率分析仪YOKOGAWA WT1600 1台; (5)耐压测试仪 TOS5101 1台; (6)输出可调超级电容充电机 BN-CDJ350V 1台; (7) 24V直流电源一台; (8)变桨距系统控制柜轴一柜; (9)变桨试验台SY_BJ_T_V3.1 1台; (10)调压器9KV A 1台; (11)PRODIGIT 3257电子负载; (12)滑动变阻器 BX8-27-2.5A 2台; 10.2.超级电容单体性能测试 10.2.1单体容量测试 ★测试方法: 采用恒流放电法测90V超级电容模块的总容量,由于90V超级电容模块含36个超级电容单体,将总容量乘以36即可得到超级电容单体的容量。 测试电路如图10.1所示。

图10.1. 容量测试电路图 放电电流I1及放电电压下降的电压U1和U2见下表。分级方法应根据分立标准。 ★测试步骤: (1)如图10.1进行接线,设定充电机充电电压为150V,闭合F1; (2)断开F3,闭合F2,对超级电容模块C充电。C达到额定电压后,保持充电机输出30min,以I2=1A电流充电,每15s记录一次150V超级电容模块端电压;以I2’=2A电流充电,每30s记录一次150V超级电容模块端电压; (3)将示波器电压探头接C的正负极端,将电子负载设置为恒流模式,电流值设置为I1=4A放电。断开F2并闭合F3对超级电容进行放电,每30s记录一次150V超级电容模块端电压。 (4)记录C的正负极之间电压U随时间的变化曲线(如图10.2示意);

基于石墨烯负极赝电容正极的超级电容器电极材料制备及性能研究

基于石墨烯负极赝电容正极的超级电容器电极材料制备及性能 研究 超级电容器的能量密度E与其比电容cm成正比,而与其工作电压u的二次方成正比(E=1/2CmU2。因此,提高工作电压是提高超级电容器能量密度的有效途径。 利用储能电位范围不同的正、负极材料组装非对称型超级电容器,可有效提高工作电压, 进而提高能量密度。本文研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO) 的水热还原, 构建了三维分布还原氧化石墨烯(reduced Graphene Oxide, rGO), 研究了 Ni(0H)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列的制备。 利用X-射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)研究了GO勺还原,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了产物形貌,利用X-射线衍射(XRD)研究了产物晶体结构。利用循环伏安(CV)扫描、恒电流充放电、电化学交流阻抗(EIS)等技术研究了产物的超电容性能。 以rGO为负极、分别以Ni(OH)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列为正极, 组装了非对称模拟超级电容器,并研究其性能。首先将GO分散于具有三维结构的泡沫镍(NF)基底上,然后对其进行水热还原,制备分布于三维NF基底上的还原氧化石墨烯(NF/rGO)。 XPS和Ramar光谱研究结果表明,水热还原可有效去除GO上的含氧官能团, 并对其结构缺陷有一定的修复作用。TEM和SEME测结果表明,rGO形成很薄的片层,呈现出透明褶皱结构,NF/rGO上的rGO紧密附着于基底上形成三维分布,这有利于rGO与电解液充分接触而发挥储能性能。 NF/rGO的CV曲线具有双电层电极材料典型的矩形,其恒电流充电与放电曲 线基本成线性、且相互对称。在NF/rGO的交流阻抗波特图上,低频区的相位角接近

超级电容器实验报告

实验报告 题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂 学号20104016005 所在学院化学与环境学院 年级专业新能源材料与器件创新班 指导教师舒东老师 完成时间2012 年 4 月

1.【实验目的】 1. 了解超级电容器的原理; 2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法; 3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点; 4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法; 5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 2. 【实验原理】 超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。 图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内(分散层)产生与电极上的

超级电容常识

超级电容常识 超级电容基本知识 寿命 超级电容具有比电池更长的使用寿命,但是寿命也不是无限延长的。寿命终止失效模式为等效串联内阻的增加(ESR)升高和容量降低。超级电容实际的寿命失效取决于应用要求,比如长期置于 高温下,高电压和超电流将会导致ESR升高和容量降低。这些参数降低将会延长超级电容的寿命。 电压 超级电容具有推荐的额定工作电压,电压值是根据超级电容在最高的额定温度下最长寿命来设定的。如果使用电压超出额定电压,将会导致寿命缩短,若过压时间较长则内部电解液将会分解为气体,当气体的压力逐渐增强时,超级电容内部将会漏液或防爆阀破裂。 极性 超级电容采用对称的电极设计,正负极具有类似的结构,当电容首次装配时,任一电极都可以被当成正极或者负极,一旦超级电容被第一次充满电时,超级电容将会形成极性化。所以我们在生产过程中将会100%的充放电将极性定型,同时在每一个电容的外壳上面都有一个负极标志。提醒一点:虽然超级电容可以被放电使电压降低到零电压,但是电极还是保留非常少的电荷,此时变换极 性是不可以的。超级电容按照一个方向被充电的时间越长,他们的极性就变得越强。若此时更改极性将会使电容的寿命缩短或损坏。 环境温度 能量型超级电容的正常工作温度是-25℃--70℃,功率型超级电容的正常工作温度是-40℃--60℃,温度及电压对超级电容寿命有影响。一般来说,超级电容的环境温度每升高10℃,超级电容的寿 命就会缩短一半。也就是说在可能的情况下尽可能在最低温度下使用超级电容,那么就可以降低电容的衰减与ESR的升高。若低于正常室温环境下,那么可以降低电压以抵消高温对电容的负面 影响。相反在低温下提高超级电容的工作电压,可以有效的抵消超级电容在低温下内阻的升高。在高温情况下,电容内阻升高。在低温下,电容的内阻升高时暂时的,因为在低温下电解液的稠性升高,降低了电离子的远动速度。 放电特性 超级电容放电时,是按照一条斜率曲线放电,当确定应用时超级电容的容量与内阻要求时,最重要的就是要了解电阻及容量对放电特性的影响。在高脉冲电流应用时,ESR是重要的因素。而在低电流应用时,容量是最重要的因素。计算公式如下: Vd=I(R+T/C) Vd是起始工作电压与截止电压之差,I是放电电流,R是超级电容的(ESR),T是放电时间,C是电容的容量。在脉冲应用中,由于瞬间放电流很大,为减少电压的降幅,选用低内阻(ESR) 的超级电容,而在低电流应用中则需要选用高容量的超级电容。 充电方法 超级电容可用各种方法进行充电,如:恒定电流、恒定功率、恒定电压或与能量储存器,或者电源并联(如电池、DC变换器等)。如果超级电容与电池并联,加一个低阻值串联电阻将降低超级 电容的充电电流,并提高电池的使用寿命。但是如果使用串联电阻,必须要保证电容的电压输出端是直接与应用器连接而不是通过电阻与应用器连接,否则超级电容的低内阻特性将是无效的。在高脉冲电流放电时,许多电池系统寿命均会缩短。 超级电容最大充电电流I计算公式如下: I=V/5R I是推荐的充电电流,V是充电电压,R是超级电容的ESR。超级电容持续大电流或者高压充电,超级电容将会过度发热,过度发热将会导致ESR增加,电解液分解气化,缩短寿命、漏液、防爆 阀爆裂。如果要使用高于额定值的电流或电压充电请与生产厂商联系。 自放电与漏电流 以不同方法进行测量时自放电与漏电流在本质上是相同的,针对超级电容的结构,从正极到负极具备高的耐电流特性。也就是说保留电容电荷,需要少量的额外电流,这个电流就是漏电流。而当移除充电电压时,电容不在负荷时,额外的电流会促使超级电容放电,称为自放电流。 电容串联 单体超级电容的电压一般为2.5V或2.7V,而在许多应用领域要求高电压,超级电容可以设置串联的方法来提高工作电压。确保单一的超级电容电压不超过其最大的额定工作电压是很重要的,否 则会导致电解液分解产生气体,ESR升高,寿命减短。 在放电或者充电时,在稳定状态下因容量和漏电流的差异,都将会导致串联的超级电容电压不平衡现象。在充电时,串联的超级电容将起到电压分配作用,因此低容量单体超级电容将承受更大的电压。例如: 2.5V1F的超级电容串联,两个容量分别为+20%与-20%,则电压分配如下: V1=V供*(C1/(C1+C2)) V供是供给给串联两端的充电电压。 假设V1是+20%容量偏差的电容,若供应充电电压是5V,则: V1=5*(1.2/(1.2+0.8))=3V 所以,为避免超出3V的超级电容浪涌电压范围,串联超级电容的容量必须在同一个趋势范围内。在选择上可以用主动电压平衡电路来降低因容量不平衡而产生的电压不平衡。注意大多数的电压 平衡方法都是取决于具体的应用。 主动电压平衡 主动电压平衡电路能使串联的超级电容上的电压与额定电压驱同而不管有多少电压不平衡产生。同时在确保精确的电压平衡时,主动平衡电路在稳定的状态下只有非常低的电流,只有当电压超出平衡范围时才会产生比较大的电流,这些特性使得主动电压平衡电路是超级电容频繁充放电及如电池等能量组件使用的最理想电路。 被动电压平衡 被动电压平衡电路是忽略超级电容的低内阻直接用高电阻来做平衡电路的一种方式,采用与电容并联电阻进行分压,这就允许电流从高电压的超级电容上流至低电压的超级电容上实现电压的平衡。最重要的是选择平衡电阻值来提供超级电容更高电流的流动而不增加超级电容的漏电流。同时要注意:“漏电流在温度升高的时候会上升的”。 被动平衡电路使用在不频繁对超级电容进行充放电的应用,同时要能够承受平衡电阻的额外电流负载时推荐使用。使用平衡电阻时,建议使用平衡电阻的应能提供最差超级电容漏电流50倍以上 的额外电流,根据最高使用温度选择在3.3KΩ-22KΩ。尽管更大阻值的平衡电阻在大多数情况下也能工作,但其不可能在不匹配的超级电容串联时起到保护作用。 逆向电压防护 当串联使用的超级电容被快速放电时,低容量超级电容的电压将潜在地变为负电压。这是不允许的,同时会降低超级电容的使用寿命。一个简单的防护逆向电压的方法是在超级电容上的两端增加一个二极管。使用适当的额定的限流二极管替代标准的二极管,还可以保护超级电容出现过电压现象。在选择二极管时,“二极管必须能够承受电源的峰值电流”。 脉动电流 超级电容虽然有比较低的内阻,但是相对电解电容而言,其内阻还是比较大的,若应用在脉冲电流的环境中容易引起内部发热,从而导致电解液分解、ESR增加,从而引起超级电容寿命缩短。为了保证超级电容的使用寿命,在应用在脉冲环境中时,最好要保证超级电容表面的温度上升不超过3℃。 比能量: 是指电容器在单位重量或单位体积下所给出的能量。(通常也叫:重量比能量、体积比能量、能量密度)单位:WH/KG、WH/L 超级电容器的能量与本身的容量与电压有关。其计算方式: E=CV2/2 (单位焦耳J)

石墨烯超级电容器项目介绍

红桥新区石墨烯超级电容器项目介绍 一、概况 石墨烯超级电容器项目,是由贵州新碳高科有限责任公司在六盘水投资1.6亿元新建设的石墨烯应用技术,项目占地30亩,建设3万平方米多层标准化厂房,主要生产石墨烯超级电容器,目前该项目已基本完成场平、近期将开展主体厂房建设,计划2 014年10月底达到试生产条件。 贵州新碳高科有限责任公司成立于2011年,公司总部在贵阳高新区,主要生产石墨烯,该项目是由位于美国硅谷的海外贵州促进会应贵州省有关领导要求,向贵州省推荐全球领先的高新技术项目。 石墨烯超级电容器项目,主要采用石墨烯为主要原材料,利用石墨烯的高传导性、高石墨烯超级电容器比表面积,生产石墨烯超级电容器。石墨烯超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件,属于新材料高科技无污染的产品。它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时,具有可达法拉级甚至数千法拉的静电容量,因此其具有能量密度较高的特点,同时还具有充放电速度快、充放电效率高、寿命长、安全性好、环境好等特点。高性能的石墨烯电容器产品具有广泛的市场应用前景,针对高性能、超薄以及大功耗电子产品如智能手机、平板手持电脑、大功率节能LED照明、超薄LCD电视、电动

车电池等产业上,具有极高的应用价值,超级电容器在很多领域都有广阔的应用前景。 三、超级电容器应用 超级电容器自面市以来,在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、通信国防、消费电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力,全球需求量快速扩大,已成为电源电池领域内新的产业亮点而被世界各国广泛关注。当前,国内相关企业也都在扩大生产规模,增加产品的多样性。 1、市场前景非常广阔。超级电容器市场需求量非常大,并且以很高的速度增长,而超级电容器市场规模也在高速扩展。 2、超级电容器有着巨大的市场潜力。超级电容器相对于其它储能电源优势很明显,但它占整个能量储存装置的市场份额其实还很小。 3、通过供需情况的比较发现,国内能规模生产的厂家较少,生产规模还远远无法满足国内市场的需求,所以国内大多数用户还是通过进口来满足需要。 在市场需求迅速增长的强力推动下,国内现有的超级电容器生产企业会积极融资扩产,国际从事超级电容器生产的大型企业也会把战略投资的目光锁定中国,另外很多相关生产企业(如铝电解电容器生产企业)也有进军超级电容器领域的意向,准备介

太阳能电池对储能装置两种方式充电实验(实验报告)

光伏工程实验报告 实验名称:太阳能电池对储能装置两种方式充电实验学院:材料科学与工程学院 专业:应用物理 指导教师: 报告人:学号:1班级: 实验时间:2015/1/5 实验报告提交时间:2014/12/

一、实验目的 1. 了解超级电容放电的实验; 2. 了解太阳能组件直接对超级电容充电的实验; 3. 了解太阳能组件加DC-DC模块后对超级电容充电实验; 4. 熟悉恒压和恒定功率计算充电效率的方法; 5. 通过对两组实验结果进行比较,找出实现最佳充电效率的方法。 二、实验原理 1.DC-DC模块 DC-DC为直流电压变换电路,能将直流电压 转换为直流电压,相当于交流电路中的变压器,就 是相当于我们平常使用的电源充电器,最基本的 DC-DC变换电路如图1所示。 图1中,Ui为电源,T为晶体闸流管,uC为 晶闸管驱动脉冲,L为滤波电感,C为电容,D为 续流二极管,RL为负载,uo为负载电压。调节晶 闸管驱动脉冲的占空比,即驱动脉冲高电平持续时 间与脉冲周期的比值,即可调节负载端电压。 DC-DC的作用: 当电源电压与负载电压不匹配时,通过 DC-DC调节负载端电压,使负载能正常工作。本实 验的太阳能组件输出电压可以超过10V,而超级电 容器的额定电压为3V左右,因此需要用到DC-DC 模块进行电压的转换。 通过改变负载端电压,改变了折算到电源端的等效负载电阻,当等效负载电阻与电源内阻相等时,电源能最大限度输出能量。 在本实验中,DC-DC模块用于控制太阳能电池,使其始终以最大限度输出能量,保证以恒定功率输出。 2.超级电容 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形

电化学工作站测试超级电容器

电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法,如:“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等,可对超级电容器进行深入的研究。 以前,人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展,特别是对快速充放电要求的提高,使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电,需要设立一个限压换流模块,属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后,立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速,否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中,限压换流功能由硬件实现,从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标: 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹(绿蓝)接超级电容器正极。 参比电极引线夹(白黄)接超级电容器负极;辅助电极引线夹(红)接超级电容器负极。

运行中,请勿断开超级电容器。 2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框,用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板,用于接受操作者的选择。 右边为图形框,用于显示被选中的循环,这些循环属于该曲线的一部分。 2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板,可调 整显示参数:起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算,其结果显示于文本框中,有:充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中,设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>:通常,由于电容器测试前的初始储能状态不确定,使得第一个循环的充放电不完整,通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单,可再删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>:如果手动停止实验,最后一个循环的充放电可能不完整,通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单,可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>:如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣,可用该菜单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流

“石墨烯电池”技术

传说中的“石墨烯电池”技术,难道是一场弥天大谎? 近几年来,石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注,在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。 广大群众此时可能会好奇:石墨烯这种材料到底有多少用处,能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈,帮助电动汽车、储能等行业实现飞跃? 首先上一下结论:“石墨烯电池”这个技术接近于不存在,石墨烯只有在理论上能够提高充放电速率,而对于容(能)量的提升基本没有任何帮助(期望“石墨烯电池”可以解决手机/电动汽车续航的人要失望了),其噱头意义远大于实用价值。 而且石墨烯材料本身纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂离子电池工业的技术体系是不兼容的,应用的希望十分渺茫。

在本文中,笔者将结合石墨烯的具体特性,来重点分析石墨烯相关技术,即所谓的“石墨烯电池”在锂电池/储能行业中的发展情况和应用前景。 定义问题:“石墨烯电池”是否存在? 此处,首先援引知乎用户@土豆泥同学的一篇关于石墨烯的文章,其中对于“石墨烯”电池的定义介绍如下: “事实上,国际锂电学术界和产业界并没有“石墨烯电池”这个提法。维基百科里也没有发现“graphene battery”或者“graphene Li-ion battery”这两个词条的解释。根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍,“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。 根据经典的电化学命名法,一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以称为“锂离子电池”,是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候,考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住,并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的,体系中并不含金属锂,因此就称为“Lithium ion battery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受,这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。 目前,几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料,在负极性能相似的情况下,锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料,所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如,磷酸铁锂电池(BYD所谓的“铁电池”不在笔者讨论范畴)、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元电池等,都是针对正极而言的。那么以后如果负极用硅材料会不会叫做硅电池?也许可能吧。但不管怎么样,谁起主要作用就用谁命名。” 从此文可以看出,在电池中,以主要作用的成分(磷酸铁锂锂电池)、机理(液流电池等)来命名是一般通用的规则,那么对于“石墨烯电池”呢?

超级电容器的三种测试方法详解

超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法,欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段,大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评,共同交流。希望大家都把自己的小经验,测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来,共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线,可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window(水系电解液的电位窗口大致在1V左右,有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右)关于很多虫虫问,电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位,这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的,所以不要纠结于为什么别人的是0-1V,而你测试的是-0.5-0.5V,这个与参比电极的本身电位(相对于氢标的电位)以及测试的体系本身有很大关系。 ?Specific capacitance (比电容,这个是超级电容器重要的参数之一,可以利用三种测试手段来计算,我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算) ?Cycle life (超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数,因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性) 测试的时候比较重要的测试参数:扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围,一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描,扫描速度会影响比电容,相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。 恒电流充放电 galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线,一般可以得到以下几方面的信息: ?the change of specific capacitance(比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现,直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化) ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life(循环寿命,换句话也就是随着充放电次数的增多,电极材料比电容的保持率)恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度,还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积,也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口,可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗 electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势,得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况,可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。

超级电容充放电控制电路毕业设计

摘要: 超级电容是一种新型的储能元器件,它相比其它储能元器件有很多优势,比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。其具有很大的发展前景,但由于超级电容个体电压不高,在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。超级电容在充放电过程中,由于其参数存在离散型,即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压内阻、容量等参数上都存在一定的差异。这样容易导致某些超级电容器过充或者过放,影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。同时,超级电容器在充放电过程中,超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降,尤其经过长时间大电流放电,电压下降明显,会直接影响负载的工作稳定性。因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。联系到将超级电容用作后备电源,针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。 关键词: 超级电容电压均衡放电稳压 1 绪论 1.1 课题研究背景及意义 1.1.1 课题研究背景 当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭,并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如:使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品,是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。随着便携式电气设备的普及,超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的

超级电容器电极制备实验前言

1超级电容器 1.1电池技术的缺陷 Li电池等新型电池可以提供一个可靠的能量储存方案,并且已经在很多领域中广泛使用。众所周知,化学电池是通过电化学反应,产生法拉第电荷转移来储存电荷的,使用寿命较短,并且受温度影响较大,这也同样是采用铅酸电池(蓄电池)的设计者所面临的困难。同时,大电流会直接影响这些电池的寿命,因此,对于要求长寿命、高可靠性的某些应用,这些基于化学反应的电池就显出种种不足。 1.2超级电容器的简介 超级电容器(又称电化学电容器、电双层电容器)是一种能量存储装置,属新一代绿色能源。它主要依靠在电极与电解液界面形成电双层贮存电能,性能介于普通电容器和可充电电池之问,在较宽的温度范围内(—40~60。C)工作,可以在大电流(10~1000A)下充放电。与可充电电池(包括镍氢电池和锂电池)相比,超级电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命。与普通电容器相比,超级电容器的能量密度要高出100倍以上。可见,超级电容器集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身,具有工作温度宽、可靠性高、可快速循环充放电或快速充电长时间放电等特点。超级电容器可用于大电流瞬时供给、中电流短时问后备电源、小电流长时间后备电源和低频微波吸收等。 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上电荷不会脱离电解液,超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下),如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解为非正常状态。由于随着超级电容器放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出:超级电容器的充放电过程始终是物理过程,没有化学反应。因此性能是稳定的,与利用化学反应的蓄电池是不同的。超级电容器有如下特点: (1)电容量大。超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极与电解液接触的面积大大增加,根据电容量的计算公式,那么两极板的表面积越大,则电容量越大。因此,一般双电层电容器容量很容易超过1F,它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3-4个数量级,目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。

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