什么是超级电容器

什么是超级电容器
什么是超级电容器

什么是超级电容器?

超级电容器是一种类似于电池,可以进行充放电的未来新型储能装置。储能原理方面与电池的唯一区别是:超级电容器(双电层类型的超级电容器)仅依靠物理吸附而不是通过化学反应。超级电容器与电池具有相同的市场,将成为支撑未来移动高科技发展的支柱之一。

其他可充电式的储能装置有哪些?

电池的种类很多,主要有以下三种:铅酸电池、镍镉/镍氢电池、锂离子/锂聚合物电池。铅酸电池主要用于汽车及固定能量储存,镍、锂电池目前广泛应用于移动电子产品。虽然燃料电池被人们给予很高的期望,但仍有很多问题有待解决,实际应用仍需要很长时间。超级电容器适合应用于哪些重要的储能装置中?

超级电容器主要应用于两类储能市场:以铅酸电池站主导地位的汽车及固定能量储存市场和以镍、锂电池占主导地位的消费类电子产品市场。超级电容器能够很好的应用于这两个市场并且已经在这两个市场中取得了巨大发展。技术的快速进步和成本的降低将使其能够最终在储能装置市场确立自己第四大(或五大)的地位。

超级电容器相对于电池的优势有哪些?

超级电容器的优势体现在瞬时功率、寿命、稳定性方面。

功率是指装置瞬间充电或放电的能力。人们所熟知的应用,如汽车的发动机启动和无线传输,就是利用电池的放电功率。因此,电池的瞬间放电功率远比其能够储存多少能量更为重要。超级电容器的瞬时功率比电池大10倍以上。瞬时功率对那些要求具备很高稳定性的应用领域十分关键。

充电电池完全充放电循环寿命不足1000次。而超级电容器可持续充放电循环一百万次。一方面,使用电池的设备需要多次更换电池,且电池维护费用高。另一方面,混合动力公交车上使用的超级电容器的寿命大大超过了公交车本身的使用寿命(15年,百万英里)。其近乎永久的使用寿命和较宽的工作温度范围,意味着在极端使用环境下的可靠性和稳定性。相反,电池装置则十分脆弱。其要求在使用过程中持续监控、电路保护以及发热监管都将转化为高昂的使用费用。

与电池相比,超级电容有哪些不足?

低能量密度,高价格。

这就意味着超级电容器市场是电池的高端市场,客户要追求超级电容优异的瞬时功率、寿命和稳定性就必须支付更高的购置成本。

现今超级电容器主要应用于混合动力巴士、柴油发动机启动装置、功率调节器、无线设备、数码相机、无源远程控制器、无线电力工具等。

相对于电池,超级电容器的前景如何?

一些成熟的电池技术如锂离子电池、镍氢电池以及铅酸电池等都已发展成熟,因其充放电过程会发生化学反应,这就限制了它的发展。因此电池的性能的提升主要依靠的是封装技术的提高以及制备工艺的强化。超级电容器技术仍处于起步的“婴儿阶段”,具有很高的开发潜力,与受到电池固定结构限制的化学电池相比超级电容器主要依靠材料的物理性能进行能量储存。同时,与其他主流电池相比,超级电容器现在仍没有充分利用表面能量储存的潜力,没有摆脱“作坊”式的制造模式以及原材料供应的短缺。

行业应用

轨道交通再生制动时会产生可观的电能,对这部分再生制动能量进行吸收和利用,节能环保且能提高能源利用率。将超级电容储能装置加入轨道交通直流供电系统,可在机车制动时吸收能量,启动或加速时提供部分功率支持,可抑制牵引网电压波动,提高供电网稳定性,较大限度的利用再生能量,减少建设和维护成本。

电动汽车的关键部分是蓄电池,其能量密度高,但是充电时间长,寿命短。与之相比,超级电容器充电速度快,输出功率大,用于电动车辆行驶时起步快,爬坡能力强。超级电容器与柴油机电启动装置并联使用可缩短启动时间,降低燃油消耗,减少机器磨损和对其他设备用电的影响,降低运营成本。此外,由于超级电容器的寿命是普通电池的100倍以上且彻底免维护,因此,以超级电容器为动力源的电动汽车运营成本可大大降低。

超级电容器对于频繁起停的车辆也特别有吸引力。传统公交车利用柴油机持续给车辆加速和减速,效率低下。而若使用超级电容器的串联混合系统,只需较小的引擎与发电机紧密配合,即可实现稳定、有效的工作。当车辆动力需求较大(如加速或爬坡)时,从能量储存系统吸取电力;当车辆的动力需求较低(如减速或刹车)时,该能量储存系统回收再生制动产生的能量。由于公交车每次行驶距离较短,也可单独以超级电容器为动力,只需在公交车停靠的站台配备充电站,在上下乘客的间隙即可完成快速充电。

另外,超级电容的正常工作温度为-40℃至+70℃,这对于提高车辆在高寒地区的起动性能是非常有意义的。机动车在-15℃时启动已经非常困难,无法正常启动或需多次才能成功启动,而使用超级电容器即使是在-30℃时,仍能顺利启动,其优势十分明显。

超级电容器与电池的优缺点对比

超级电容器比电池更好? ◆ 超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池。有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的途径。 ◆ 超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位,且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围,如果过放可能造成永久性破坏。 ◆ 超级电容器的荷电状态(SOC)与电压构成简单的函数,而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。 ◆ 超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量,电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中,超级电容器是一种更好的途径。 ◆ 超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响,相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。 ◆ 超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。 ◆ 超级电容器可以反复循环数十万次,而电池寿命仅几百个循环。 超级电容与电池拉平差距的机会? 尽管超级电容器的制作成本每年都在以低于10%的比例减少,但这项技术依然不能在运输行业和自然能源采集方面扩大生产规模。相比电池领域,超级电容器的技术过于落后,想要缩小两者在研发方面的差距,首要任务应解决如下问题: ■ 增加超级电容器生产厂商数量,通过市场竞争的手段刺激相关技术的研发; ■ 扩大高比功率超级电容器的生产规模,实现突破百万件的年生产量; ■将超级电容器当前的制造成本降低50%; ■ 拟定一个超级电容器可持续发展战略,主要针对更高效电极材料的探索。 要达到上述目标需要厂商对超级电容器市场有一个逐年上升的投资力度,主要用于在设备的研发和生产两方面。与此同时,政府扩大资金和技术支持也将起到至关重要的作用。 ————鸣曦电子

超级电容器综述

题目超级电容器技术综述 学号 班级_____________ 学生 _______________ 扌旨导教师_______ 杨莺_________________ ______ 2014 _______ 年

超级电容器技术综述 摘要:近年来,随着经济的迅猛发展,人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高,而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求,超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白, 能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命, 同时还具有比二次电池耐温和免维护的 优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词:超级电容器;储能机理;活性炭;发展现状;应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract :In recent years,With the rapid development of economy,People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application 。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually ,The super capacitor emerges with the tide of the times 。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words :super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend . 引言近几年出现的超级电容器,它兼有物理电容和电池的特性,是人们未来探索的确定方向。超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。目前,用于超级电容器的电极材料主要是炭材料,由于一些炭材料比如氧化锰低价高能,所以受到很多科学家的青睐。超级电容器自面市以来,全球需求量快速扩大,已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力,被世界各国所广泛关注。就目前的国际形势来看,超级电容器有着很大的应用前景。 1 超级电容器概述 1.1超级电容器的定义及特点

超级电容基本参数概念

超级电容基本参数概念 寿命Lifetime 超级电容器具有比二次电池更长的使用寿命,但它的使用寿命并不是无限的,超级电容器基本失效的形式是电容内阻的增加( ESR)与(或) 电容容量的降低.,电容实际的失效形式往往与用户的应用有关,长期过温(温度)过压(电压),或者频繁大电流放电都会导致电容内阻的增加或者容量的减小。在规定的参数范围内使用超级电容器可以有效的延长超级电容器的寿命。通常,超级电容器具有于普通电解电容类似的结构,都是在一个铝壳内密封了液体电解液,若干年以后,电解液会逐渐干涸,这一点与普通电解电容一样,这会导致电容内阻的增加,并使电容彻底失效。 电压Voltage 超级电容器具有一个推荐的工作电压或者最佳工作电压,这个值是根据电容在最高设定温度下最长工作时间来确定的。如果应用电压高于推荐电压,将缩短电容的寿命,如果过压比较长的时间,电容内部的电解液将会分解形成气体,当气体的压力逐渐增强时,电容的安全孔将会破裂或者冲破。短时间的过压对电容而言是可以容忍的。 极性Polarity 超级电容器采用对称电极设计,也就说,他们具有类似的结构。当电容首次装配时,每一个电极都可以被当成正极或者负极,一旦电容被第一次100%从满电时,电容就会变成有极性了,每一个超级电容器的外壳上都有一个负极的标志或者标识。虽然它们可以被短路以使电压降低到零伏,但电极依然保留很少一部分的电荷,此时变换极性是不推荐的。电容按照一个方向被充电的时间越长,它们的极性就变得越强,如果一个电容长时间按照一个方向充电后变换极性,那么电容的寿命将会被缩短。 温度Ambient Temperature 超级电容器的正常操作温度是-40 ℃~70℃,温度与电压的结合是影响超级电容器寿命的重要因素。通常情况下,超级电容器是温度每升高10℃,电容的寿命就将降低30%~50%,也就说,在可能的情况下,尽可以的降低超级电容器的使用温度,以降低电容的衰减与内阻的升高,如果不可能降低使用温度,那么可以降低电压以抵清高温对电容的负面影响。比如,如果电容的工作电压降低为1.8V,那么电容可以工作于65℃高温下。如果在低于室

电容器参数大全

电容器 电容器通常简称其为电容,用字母C表示。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于隔直,耦合,旁路,滤波,调谐回路,能量转换,控制电路等方面。定义2:电容器,任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。 相关公式 电容器的电势能计算公式:E=CU^2/2=QU/2 多电容器并联计算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn 多电容器串联计算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn 三电容器串联 C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3) 标称电容量和允许偏差 标称电容量是标志在电容器上的电容量。在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 μF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法:1m=1000 μF 1P2= 1n=1000PF 数字表示法:三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇,第三位数宇表示有效数字后面零的个数,它们的单位都是pF。如:102表示标称容量为1000pF。 221表示标称容量为220pF。 224表示标称容量为22x10(4)pF。 在这种表示法中有一个特殊情况,就是当第三位数字用"9"表示时,是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=。 允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如:一瓷片电容为104J表示容量为μF、误差为±5%。 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同。用字母表示:D——005级——±%;F——01级——±1%;G——02级——±2%;J——I 级——±5%;K——II级——±10%;M——III级——±20%。 精度等级与允许误差对应关系:00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%) 一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。 注:用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量,n为正或负整数。 主要参数的意义:标称容量以及允许偏差:目前我国采用的固定式标称容量系列是:E24,E12,E6系列。他们分别使用的允许偏差是+-5% +-10% +-20%。 额定电压:在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值,一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。常见的电容额定电压与耐压测试仪测量值的关系( 600V的耐压测试仪测量电压为760V以上550V的耐压测试仪测量电压为715V以上; 500V的耐压测试仪测量电压为650V以上; 450V的耐压测试仪测量电压为585V以上; 400V的耐压测试仪测量电压为520V以上; 250V的耐压测试仪测量电压为325V以上; 200V的耐压测试仪测量电压为260V以上;

超级电容器和电池的区别.doc

超级电容器和电池的区别 超级电容器与电池的比较 超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池。有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的途径。 超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位,且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围,如果过放可能造成永久性破坏。 超级电容器的荷电状态(SOC)与电压构成简单的函数,而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。 超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量,电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中,超级电容器是一种更好的途径。 超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响,相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。 超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。 超级电容器可以反复循环数十万次,而电池寿命仅几百个循环。

如何选择超级电容器 超级电容器的两个主要应用:高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征:瞬时流向负载大电流;瞬时功率保持应用的特征:要求持续向负载提供功率,持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用:断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R),而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。 两种计算公式和应用实例 C(F):超电容的标称容量; R(Ohms):超电容的标称内阻; ESR(Ohms):1KZ下等效***电阻; Uwork(V):在电路中的正常工作电压 Umin(V):要求器件工作的最小电压; t(s):在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间; Udrop(V):在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降; I(A):负载电流;

超级电容器的组装及性能测试实验指导书 (1)汇总

超级电容器的组装及性能测试指导书 实验名称:超级电容器的组装及性能测试 课程名称:电化学原理与方法 一、实验目的 1.掌握超级电容器的基本原理及特点; 2.掌握电极片的制备及电容器的组装; 3.掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。 二、实验原理 1.电容器的分类 电容器是一种电荷存储器件,按其储存电荷的原理可分为三种:传统静电电容器,双电层电容器和法拉第准电容器。 传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷,它的载流子为电子。 双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应,它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量,载流子为电子和离子,因此它们两者都被称为超级电容器,也称为电化学电容器。 2.双电层电容器 双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子,使它们在电极/溶液界面的溶液一侧,离电极一定距离排成一排,形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是,在电极上和溶液中就形成了两个电荷层,即双电层。 双电层电容器的基本构成如图1,它是由一对可极化电极和电解液组成。 双电层由一对理想极化电极组成,即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应,所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。 这里极化过程包括两种: (1)电荷传递极化(2)欧姆电阻极化。 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。当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。

超级电容选用计算

二、超级电容的主要特点、优缺点 尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5%或是更少,但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说,这种超级电容器有以下几点优势: 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,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。 2.充放电寿命很长,可达500000次,或90000小时,而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次;可以提供很高的放电电流,如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A,一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流,一些高放电电流的蓄电池在如 此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。 3.可以数十秒到数分钟快速充电,而蓄电池在如此短的时间充满电将是极危险的或是几乎不可能。 4.可以在很宽的温度围正常工作(-40℃~+70℃),而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作;超级电容器用的材料是安全和无毒的,而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性;而且,超级电容器可以任意并联使用来增加电容量,如采取均压措施后,还可以串联使用。 因此,可以用简短的词语总结出超级电容的优点: ● 在很小的体积下达到法拉级的电容量; ● 无须特别的充电电路和控制放电电路 ● 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响; ● 从环保的角度考虑,它是一种绿色能源; ● 超级电容器可焊接,因而不存在象电池接触不牢固等问题。 缺点:

薄膜电容器基本构造和分类教学文案

薄膜电容器基本构造 和分类

塑料薄膜电容( Plastic Film Capacitor )往往被简称为薄膜电容( Film Capacitor )或 FK 电容。其以塑料薄膜为电介质。 在应用上薄膜电容具有的一些的主要特性:无极性,绝缘阻抗高,频率特性优异 ( 频率响应宽广 ) ,介质损失小。基於以上的优点,薄膜电容器被大量使用在模拟电路上。尤其是在信号交连的部份,必须使用频率特性良好,介质损失极低的电容器,方能确保信号在传送时,不致有太大的失真情形发生。在所有的塑胶薄膜电容当中,又以聚丙烯 (PP) 电容和聚苯乙烯 (PS) 电容的特性最为显着。 1 基本构造: 薄膜电容内部构成方式主要是:以金属箔片(或者是在塑料上进行金属化处理而得的箔片)作为电极板,以塑料作为电介质。通过绕卷或层叠工艺而得。箔片和薄膜的不同排列方式又衍生出多种构造方式。图 1 是薄膜电容得典型示意图。

2 基本分类: 薄膜电容主要分类法有:按电介质分类;按薄膜(介质)和箔片(电极板)的排列方式分类;按结构分类;按线端方式分类。 从电介材质上分类: 从应用特性角度看,关键特性的表现还是缘于其电介质的不同。按电介质的不同 DIN 41379 对薄膜电容作了如下划分: T 型:即 PE T - Polyethylene terephthalate (聚乙烯对苯二酸盐( 或酯 ) ) P 型:即 P P - Polypropylene (聚丙烯)

N 型:即 PE N - Polyethylene naphthalate (聚乙烯石脑油) 以 M 作前缀表示为金属化薄膜的电容。 MFP 及 MFT 电容由金属箔片和金属化塑料薄膜构成,并不在 DIN 41379 阐述的范围内。

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:

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。

电池和超级电容器基础知识

一、电池基础知识 1、一次电池和充电电池有什么区别? 电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构可知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池。 2、一次电池和二次电池还有其他的区别吗? 另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小。 3、可充电便携式电池的优缺点是什么? 充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快。 另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束。当放电结束时,电池电压会突然降低。假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止。 但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。 但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。 4、充电电池是怎样实现它的能量转换? 每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子(也叫蓄电池)而言(另一术语也称可充电使携式电池),在放电过程中,是将化学能转换成电能;而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电

Maxwell超级电容器基本原理及性能特点

Maxwell超级电容器基本原理及性能特点Maxwell超级电容器结构 超级电容的容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大,对外表现和电池相同,因此也有称作“电容电池”。超级电容属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 超级电容器原理 电化学双层电容器(EDLC)因超级电容器被我们所熟知。超级电容器利用静电极化电解溶液的方式储存能量。虽然它是一个电化学器件,但它的能量储存机制却一点也不涉及化学反应。这个机制是高度可逆的,它允许超级电容器充电放电达十万甚至数百万次。 超级电容器可以被视为在两个极板外加电压时被电解液隔开的两个互不相关的多孔板。对正极板施加的电势吸引电解液中的负离子,而负面板电势吸引正离子。这有效地创建了两个电荷储层,在正极板分离出一层,并在负极板分离出另外一层。 传统的电解电容器存储区域来自平面,导电材料薄板。高电容是通过大量的材料折叠。可能通过进一步增加其表面纹理,进一步增加它的表面积。过去传统的电容器用介质分离电极,这些介质多数为:塑料,纸或薄膜陶瓷。电介质越薄,在空间受限的区域越可以获得更多的区域。可以实现对介质厚度的表面面积限制的定义。 超级电容器的面积来自一个多孔的碳基电极材料。这种材料的多孔结构,允许其面积接近2000平方米每克,远远大于通过使用塑料或薄膜陶瓷。超级电容器的充电距离取决于电解液中被吸引到电极的带电离子的大小。这个距离(小于10埃)远远小于通过使用常规电介质材料的距离。巨大的表面面积的组合和极小的充电距离使超级电容器相对传统的电容器具有极大的优越性。 超级电容器内部结构 超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求,这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是,他们都包含一个正极,一个负极,及这两个电极之间的隔膜,电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。

超级电容器材料综述

超级电容器是一种新型的储能装置,具备充放电快、效率高、稳定性好等优点,是一种清洁的绿色能源,是21 世纪的新型绿色能源。超级电容器有很大的市场潜力。通过对超级电容器电极材料进行研究,发现多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能的影响。 目前,用于超级电容器的电极材料主要是碳材料,市场上主要是活性炭材料,因为活性炭的成本较低,且活性炭具有很高的比表面积,这是超级电容器电极材料所必须具备的特点。但是,活性炭的导电性一般,微观结构主要以微孔形式存在,因此在电解液中会有很大的电阻,电解液浸透电极的过程会比较慢,在存储和传输电荷的时候也会比较慢,但是它的成本低,基本可以满足市场的要求,因此被作为市场上电容器的主要材料,其它的碳材料有比活性炭更优越的性能,但是成本较高,所以没有被用作商业化。因此,寻找性能好,成本低的电极材料是当前超级电容器领域的主要研究方向,从而制备出性能优越,成本低,能够广泛应用于市场的超级电容器,具有重大意义。 目前用于研究超级电容器电极材料的碳材料主要有活性炭、炭气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、石墨烯、碳纤维以及碳/碳复合材料。碳材料原料低廉,表面积大,适合大规模生产。但是单纯不加修饰碳电极材料没有很高的比电容,还需要对其进行改性等研究。 1、活性炭材料 对于活性炭材料,不同的处理方法,会得到不同比表面积的活性炭,一般表面积可以高达1000~3000m2/g,而且具有不同的空隙,孔径范围宽,生产工艺简单,成本低廉,可以从沥青、植

物硬壳、石油焦、橡胶等各种原材料中得来。是一种已经商品化的超级电容器电极材料。活性炭材料的活化方法多种多样,可以分为物理活化和化学活化两种。 2、炭气凝胶电极材料 炭气凝胶是一种交联结构的网状的碳材料有多孔性,导电性好,表面积大,孔隙率高,孔径分布广,是唯一可以导电的气凝胶,电导率高。密度跨度大,孔隙率好,而且质量较轻,属于非晶态的纳米碳材料,同时,在制备的时候,可以通过调节工艺参数控制其孔径分布和微粒尺度。 3、碳纳米管 碳纳米管这是一种有类似石墨的六边形组成的碳材料,微观上看两端封闭的多层的管子,直径有几十纳米,层间距要比石墨层间距稍大。从超级电容器对电极材料的要求上看,碳纳米管材料是非常适合用来做电极材料的,因为碳纳米管的结构是空管的形状,表面积大,尤其是壁很薄的碳纳米管,比表面积更大,非常有利于双电层电容的储备。碳纳米管要是制成电极时,还会具备特殊的孔,这些孔是由微观状态下,碳纳米管互相缠绕,好似网状结构,管与管之间就形成了孔洞的结构,孔与孔之间都是互相连通的,没有堵死的情况,这在用作电极的时候,对于电解液的流通的很重要的。而且这种由管径互相缠绕得到的孔不会太小,一般都是属中孔,这会使电极的内阻很低,这些都是超级电容器电极所需要具备的。目前对碳纳米管作为超级电容器电极材料的研究主要集中在将它直接用于超级电容器上,或者将

电容器的符号及分类

电容符号 电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,电容器通常简称其为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某绝缘物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为极板,中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。 不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用的电容单位有微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。

把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。 举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000 μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量。 电子电路中,电容器只能通过变化电流,不能通过直流电,在电路中起着“通交流,隔直流”的作用。电路中,电容器常被用作耦合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢?我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流。电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3 V,10 V,16 V,25 V,50 V等。 分类 1.固定电容器 电容量固定的电容器叫做固定电容器。根据介质的不同可分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解几种。 1.1 陶瓷电容器 陶瓷电容器是用高介电常数的电容器陶瓷(钛酸钡一氧化钛)挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。 高频瓷介电容器适用于无线电、电子设备的高频电路。具有小的正电容温度系数的电容器,使用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频

近十年超级电容器领域的重大突破

近十年超级电容器领域的重大突破 中国储能网讯:与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度、更长的使用寿命等特点,而与锂离子电池相比,超级电容器又具有更高的功率密度、更长的使用寿命及绿色环保等优点。超级电容器在未来储能器件领域占有绝对的优势,在军事、混合动力汽车、智能仪表等诸多领域具有广泛的应用前景。 随着社会的快速发展和人口的急剧增长,资源消耗日益增加,能源危机迫在眉睫,因此,寻找清洁高效的新能源与能源存储技术及装置已成为备受关注的研究课题。与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度、更长的使用寿命等特点,而与锂离子电池相比,超级电容器又具有更高的功率密度、更长的使用寿命及绿色环保等优点。超级电容器在未来储能器件领域占有绝对的优势,在军事、混合动力汽车、智能仪表等诸多领域具有广泛的应用前景。 超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能

器件,通过在电极材料和电解质界面快速的离子吸脱附或完全可逆的法拉第氧化还原反应来存储能量,根据储能与转化机制的不同可将超级电容器分为双电层电容器(Electric double layer capacitors,EDLC)和法拉第准电容器(又叫赝电容器,Pseudocapacitors)。双电层电容器是建立在双电层理论基础之上的,1879年,Helmholz发现了电化学界面的双电层电容性质;1957年,Becker申请了第一个由高比表面积活性炭作电极材料的电化学电容器方面的专利(提出可以将小型电化学电容器用做储能器件);1962年,标准石油公司(SOHIO)生产了一种6V的以活性碳(AC)作为电极材料、以硫酸水溶液作为电解质的超级电容器,1969年,该公司首先实现了碳材料电化学电容器的商业化;1979年,NEC公司开始生产超级电容(Super CaPACitor),开始了电化学电容器的大规模商业应用。随着材料与工艺关键技术的不断突破,产品质量和性能不断得到稳定和提升,到了九十年代末开始进入大容量高功率型超级电容器的全面产业化发展时期。超级电容器作为电化学能源存储领域的前沿研究方向之一,近十年内有多个突破性工作,其发展也向着小型化、柔性化、平面化等方向发展。 石墨烯在实验室中是2004年被发现的,当时英国曼彻斯特

电容器的种类

电容器的种类概述 类别:网文精粹阅读:1822 1.概述 由于电子、电气设备的不同,对电容器的种类规格和种类要求也不一样。为适应不同性能的需要,各生产厂研制开发了许多种类的电容器。 电容器的种类很多,一般可归纳为两种分类方法。第一类:按所用绝缘材料(电介质)的不同夯类。 ①固体无机介质电容器。如陶瓷电容器(CC高频、CT低频)、云母电容器(CY)、玻璃釉电容器(CI)和玻璃膜电容器(CO)。 ②固体有机介质电容器,如聚苯乙烯电容器(CB)、聚丙烯电容器(CBB)、纸介电容器(CH)、涤纶电容器(CL)等有机薄膜电容器。 ③电解电容器,如铝电解电容器(CD)、担电解电容器(CA)和锯电解电容器(CN),另外还有气体介质电容器,如空气电容器。 第二类:按电容器的结构形式分类。 ①固定电容器:电容量不能改变的电容器。 ②可变电容器和微调电容器:电容量在一定范围和较小的范围内可进行人为调整的电容器。 还可以根据用途分为滤波电容器、祸合电容器及旁路电容器等。 总之,在一般的电子电路中,电容器基本上有固定电容器、微调电容器和电解电容器三大类。 2.不同种类电太霖的介绍 (1)瓷介质电容器 瓷介质电容器是以陶瓷材料作为绝缘介质的,所以叫瓷介质电容器。瓷介质电容器的电极是在瓷片表面用烧结渗透的方法形成银层而构成的。 按照工作电压,瓷介质电容器又可分为低压电容器和高压电容器两种。 瓷介质电容器的容量误差一般有士2%、士15%、士10%、士20%几个等级。 瓷介质电容器的形状和结构常见的有管形、圆片形、筒形及叠片形,如图2-10所示。

(2)云母电容器 云母电容器的表面上一般都标有型号和电容量等: ①型号,用字母C表示电容器,用Y表示虫容的介质材料是云母,在型号后边用数字表示产品类别,规定用数字1或2表示非密封产品。 ②标称容量与容量容许误差,在电容器上标称的容量是指该电容器应该达到的容量,所以都是标称容量值,一般用直标法表示,如0 .022 pF表示0 .022微法,3 300 pF表示3300微微法。有些标称容量没有单位,此时,如果是大于1的数,则它的容量单位为微微法。例如,标称“300”,就是表示300微微法;标称"2 000",就是表示2000微微法,如图2-11所示。也有些用文字符号法表示标称容量单位的,如用p表示微微法(10-12法拉),用n表示毫微法(10’”法拉),用拜表示微法(10-6法拉),用m表示毫法(10-3法拉),用F表示法拉。文字符号法目前在国内使用得不多。 电容器的实际电容量与标称容量之间总会有误差。根据不同的允许误差范围,规定电容器的精确度等级(即容量允许误差):0级一土2%,I级一士2%,11级一士10%,m级一士20%。有些生产厂用百分数直接表示,有些生产厂用0、I、且、m分别表示容量允许偏差,如图2-12所示。

超级电容器综述解析

电子技术查新训练文献综述报告 题目超级电容器技术综述 学号3130434055 班级微电132 学生赵思哲 指导教师杨莺 2014 年

超级电容器技术综述 摘要:近年来,随着经济的迅猛发展,人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高,而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求,超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词:超级电容器;储能机理;活性炭;发展现状;应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract:In recent years,With the rapid development of economy,People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually,The super capacitor emerges with the tide of the times。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words:super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend .

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