关于超级电容电池的一些讨论
电动汽车的电池和超级电容

电动汽车的电池和超级电容仿真结果表明,省油的混合动力电动汽车可以设计成使用电池或者超级电容,而这是由两者之间的技术成本和使用年限决定的。
摘要电池和超级电容器在纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车上的电能存贮单元中应用已经被详细地进行了研究。
对于混合动力汽车而言,内燃机和氢燃料电池的使用时作为初级的替代能源来考虑的。
研究重点是锂电池和碳/双层碳超级电容器作为能量存贮技术非常可能应用在未来汽车上。
这项研究的主要结果如下:1)电池和超级电容器的能量密度和功率密度特点对设计纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车有着足够的吸引力。
2)持续充电,混合动力汽车引擎动力可以被设计成使用电池或者超级电容器从而使燃油经济性改善50%甚至更好。
3)插电式混合动力汽车可以设计成相对较小的锂电池使有效行程在30-60公里的范围内。
对较长的日常驾驶范围(80-150公里)插电式混合动力汽车燃油经济消耗率可以非常高(大于100mpg),因为绝大部分能量(大于75%)通过电流用于驱动汽车。
4)轻度混合动力汽车可以设计使用一个储能容量75-150Wh的超级电容器。
使用超级电容器时的燃油经济性提升要比使用同质量的电池组高10%-15%这是因为超级电容器的高效率和更高效率的引擎运转。
5)用氢燃料电池供能的混合动力汽车可以使用电池组或者超级电容器作为储能器。
仿真结果表明,在同等车重和道路负载情况下,燃料电池汽车的等效燃油经济性是汽油机汽车燃油经济性的2-3倍。
相比一辆引擎驱动的混合动力汽车,氢燃料电池的等效燃油经济性会是它的 1.66-2倍。
关键词:电池组控制策略燃料电池混合动力汽车改善燃油经济性超级电容器I. 引言为了提高传动系统效率,提供比其他道路交通方式更加节省石油能量,世界各地的汽车公司正在开发混合动力和燃料电池引擎。
这些车辆的动力传动系统利用电动机和电能储存器补充引擎输出或者车辆在加速和巡航时燃料电池的补充以及制动时的能量回收。
超级电容器工作原理

超级电容器工作原理超级电容器,也被称为超级电容或者超级电容器电池,是一种能够快速存储和释放大量电能的电子设备。
它采用了一种不同于传统电池的工作原理,使其具有高电容量、高能量密度和长寿命等优点。
本文将详细介绍超级电容器的工作原理及其相关技术。
1. 引言超级电容器是一种储存电能的设备,它主要由两个电极和介质组成。
与传统电容器不同的是,超级电容器的电极材料采用活性炭、金属氧化物等高表面积材料,以增加其电容量。
超级电容器以其高电容量和高功率密度的特点,被广泛应用于电动车辆、储能系统、风力发电站等领域。
2. 超级电容器的工作原理超级电容器的工作原理基于电荷的分离和储存。
当超级电容器处于放电状态时,正极电极上的正离子会向负极电极挪移,负离子则相反。
这个过程是通过电解质中的离子在电场作用下进行的。
当电荷在电极表面积增加时,电容量也会相应增加。
3. 超级电容器的构造超级电容器的构造通常包括电极、电解质和隔膜。
电极是超级电容器的核心部件,它由活性炭或者金属氧化物等高表面积材料制成。
电解质是指填充在电极之间的介质,它能够传导离子并分离正负电荷。
隔膜则用于隔离正负电极,防止直接接触。
4. 超级电容器的充放电过程超级电容器的充放电过程是通过控制电压和电流来实现的。
当超级电容器处于充电状态时,外部电源会提供电流,使正极电极上的离子向负极电极挪移,同时负离子也相反。
这个过程中,电极表面积的增加导致电容量的增加。
当超级电容器处于放电状态时,电极上的离子会回到原来的位置,释放储存的电能。
5. 超级电容器的性能参数超级电容器的性能参数包括电容量、电压范围、内阻和能量密度等。
电容量是指超级电容器可以存储的电荷量,通常以法拉(F)为单位。
电压范围是指超级电容器可以承受的最大电压。
内阻是指超级电容器内部电阻,影响其充放电效率。
能量密度是指单位体积或者质量的超级电容器可以存储的能量。
6. 超级电容器的应用超级电容器由于其特殊的性能优势,被广泛应用于各个领域。
电池与超级电容器的能量存储机制

电池与超级电容器的能量存储机制电池与超级电容器,作为现代储能领域中的两大巨头,它们的表现、性能以及应用范围各有千秋。
而关于其能量存储机制,一直是人们关注的焦点。
一、电池的能量存储机制电池,通常指的是可充电电池。
其基本原理是利用化学能转换成电能存储起来,再根据需求输出电能。
不同种类的电池,其储能原理也略有差异。
以铅酸电池为例,其有着较广泛的应用范围,如马达、UPS、电动车等领域,其能量存储机制可以解释为:在充电状态下,电池内部包含着两种物质:正极材料(PbO2)和负极材料(Pb)。
当外部电源给电池供电时,阳极(负极)会发生化学反应,PbO2会失去一些电荷,电子会流回电源中去;同时,阴极(正极)内部则会释放一些电子,并以离子的形式进入电池的液体中,电解液中的H2SO4会使这些离子重新与电子结合,形成铅(Pb)和二氧化硫(SO2)。
在放电过程中,这个过程是相反的,即从铅和二氧化硫的化学反应中释放出电子,进而输出电能。
二、超级电容器的能量存储机制超级电容器是一种新型的电池,相比于传统电池,它具有更高的储能密度和更长的使用寿命。
超级电容器的能量存储机制可以比作离子在电场中的运动。
这里以单电层电容器为例(其实超级电容器有多种类型,实现机制各不相同):在正负电压引导下,电解液中的阳离子会向阴极汇集,而阴离子则会向阳极汇集。
当电极上电势足够高时,阳离子和阴离子就会被引到电极表面反应,从而获得一定的储能。
当需要释放能量时,就可以把正负电极连通导电,并通过电路输出电能。
三、电池与超级电容器的比较仔细分析一下两者的储能机制,两者显然有着较大的区别。
电池利用的是化学能,在变化过程中释放出电子来实现储能。
因此电池有着较高的储存密度,但是放电后的内部结构会有较大的改变,电池的寿命会随着充放电次数的增加而逐渐降低。
同时,电池还有着比较严重的电化学应力问题,若充电过程中超过了铅酸电池正负极的承受范围,会导致电池短路或发生其他安全问题。
超级电容工作原理

超级电容的工作原理引言超级电容(Supercapacitor)是一种能量存储装置,也被称为电化学电容器或超级电容器。
它具有高能量密度、高功率密度和长寿命等优点,被广泛应用于各个领域,如汽车、电子设备和可再生能源等。
超级电容的工作原理主要涉及到两种现象:双电层效应和伪电容效应。
本文将详细解释这两种效应以及超级电容的工作原理。
双电层效应在介绍双电层效应之前,我们先来了解一下普通电容器的原理。
普通电容器由两个导体板(即正极和负极)之间的绝缘介质(如空气或陶瓷)组成,当外加直流电压时,正极板上会积累正电荷,而负极板上会积累负电荷,从而产生了一个静电场。
这个静电场储存了能量,并且可以在需要的时候释放出来。
与普通电容器不同,超级电容采用的是双层结构。
它由两个带有大表面积的活性材料电极(通常是活性炭)和一个电解质组成。
当电极浸入电解质中时,电解质中的正离子会吸附在电极表面,形成一个带正电荷的层,而负离子则会吸附在另一个电极表面,形成一个带负电荷的层。
这两个层就构成了一个双电层结构。
当外加直流电压时,正极板上的正离子会向负极板移动,而负离子则会向正极板移动。
这个过程被称为迁移。
由于双电层结构具有巨大的表面积,因此能够存储更多的正、负离子,并且迁移速度非常快。
这使得超级电容具有高能量密度和高功率密度的特点。
伪电容效应除了双电层效应外,超级电容还利用了伪电容效应来储存能量。
伪电容效应是指在超级电容的活性材料表面发生氧化还原反应时释放或吸收能量。
超级电容的活性材料通常是一种具有良好导电性和可逆氧化还原特性的物质,如金属氧化物或导电聚合物。
当外加电压使得活性材料表面发生氧化反应时,电荷会从电解质中转移到活性材料上,这个过程是可逆的。
当外加电压减小或消失时,电荷会从活性材料上释放回电解质中。
伪电容效应的储能机制主要包括两个过程:吸附和离子迁移。
在吸附过程中,离子会被吸附在活性材料表面,并且与活性材料发生化学反应。
在离子迁移过程中,离子会在活性材料内部进行扩散,并且与其他离子相互作用。
锂离子电容和超级电容

锂离子电容和超级电容
锂离子电容和超级电容是当前较为热门的能量存储技术之一。
锂离子
电容由锂离子电池和超级电容两种技术的优点结合而来,具有高能量
密度和高功率密度、长寿命、可靠性好等特点。
超级电容则是一种电
化学能量存储器件,具有高功率密度、长寿命、温度适应性好等优点。
锂离子电容和超级电容的应用范围广泛,例如电动汽车、储能设备、
航空航天等领域。
锂离子电容在电动汽车中作为辅助储能系统,可提
高汽车的动力性能和续航能力,同时也可用于电网调峰、微电网、太
阳能和风能等分布式储能系统。
超级电容则应用于需要快速放电和充
电的场合,例如电车制动能量回收、电子消费品等。
虽然锂离子电容和超级电容都有自身的优点,但也存在不足之处。
锂
离子电容的成本较高,且在高功率密度下容易发生过热等问题,需要
加强安全措施;超级电容虽然具有高功率密度,但能量密度和电压等
方面还有待提高。
因此,在不同的应用场合中需要综合考虑各自的特
点和限制,并选择适当的能量存储技术。
未来,随着能源转型和新能源技术的发展,锂离子电容和超级电容的
应用将得到进一步拓展和深化。
同时,也需要在材料、工艺等方面不
断开发创新,提高其能量密度、功率密度、可靠性等方面的性能,为
推动可持续发展做出更大的贡献。
总之,锂离子电容和超级电容是当前较为热门的能量存储技术之一,具有广泛的应用前景和发展潜力。
它们的优点和不足之处需要综合考虑,并不断创新和完善,为推动可持续发展和节能减排做出更大的贡献。
绿色储能元件——超级电容的探讨

事 智 能 建 筑 的 教 学 及研究工作 。
Dic s i n n Gr e s u so o e n Ene g o a e r y St r g
Co p n nt m o e
WAN G Zhy n , io g
Su r Ca ct r pe pa io
Ab t a t h u e a a i r S p i cp e a d p a t a p l ain w r n lz d,i d a tg sa d ds d sr c :T e s p rc p c t ’ rn il n r ci la p i t e e a ay e o c c o t a v n a e n ia — s
XI Gu mi g, A o n L i IKa
T AN hu e I S rn,
( e at n fE e t cP we gn e n D pr me to lcr o rEn ie r g, i i
H bi n ier ga dT c n a C l g , a gh u0 0 , hn ) e e E gnei n eh i l o ee C nzo 6 C ia n c l 1 1 0
革命 。超级 电容 的 能量 损 失很 小 , 放 电效 率高 充 达 9% , 8 而铅 酸蓄 电池 只 有 7 % ; 别是 由于 超 0 特
级 电容 没 有化 学 变化 , 对 环境 没 有 污染 ; 故 同时 ,
v ntg swee s a a e r umma ie wh c r e fe y c lu ainso cu ld t. Asa g e n e r y so a e c m p n n , rz d i h we ev ri d b ac l t i o fa t a aa re neg tr g o o e t
iec 超级电容-概述说明以及解释
iec 超级电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超级电容(Super Capacitor)是一种新型的能量存储装置,它介于传统电容和化学电池之间。
相对于传统电容器,超级电容具有更高的能量密度和更大的功率密度,可以在短时间内快速充放电。
与传统化学电池相比,超级电容具有更长的循环寿命和更高的可靠性。
超级电容器的工作原理是通过在两个电极之间形成一个电介质,来存储电荷。
与传统电容器不同的是,超级电容器使用高表面积的电极材料,如活性炭或金属氧化物,来增加存储电荷的能力。
同时,电介质的选择也非常重要,它需要具有较高的介电常数和低电阻,以便快速存储和释放电荷。
超级电容器在多个领域都有广泛的应用。
在电动车领域,超级电容器可以用作辅助能量源,提供高效稳定的瞬时功率输出,以增加车辆的加速性能和能量回收效率。
在可再生能源领域,超级电容器可以作为储能设备,平衡能量的供需差异。
此外,超级电容器还被广泛应用于电子设备、电网稳定、医疗器械等领域。
尽管超级电容器具有很多优势,如高速充放电、长循环寿命和可靠性,但也存在一些局限性。
首先,超级电容器的能量密度较低,无法与化学电池相比。
其次,超级电容器的成本较高,限制了其大规模商业应用。
此外,超级电容器的稳定性和耐高温性还需要进一步改进。
总结而言,超级电容作为一种新兴的能量存储装置,具有重要的应用前景。
随着技术的不断创新和进步,超级电容器的能量密度和成本将不断提高,其在电动交通、可再生能源和其他领域的应用将会进一步扩大。
因此,超级电容器在能源存储领域的发展有着巨大的潜力。
文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织和结构进行说明。
下面是一个可能的编写示例:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述:1.引言:概述超级电容的定义、原理和应用背景,介绍文章的目的。
2.正文:2.1 超级电容的定义和原理:详细介绍超级电容的基本概念、组成结构和工作原理。
将对超级电容与传统电容的区别进行分析,并阐述其高能量密度和长寿命的特点。
超级电容器使用注意事项
超级电容器使用注意事项(1)超级电容器极性问题与普通电解电容器或电池不同的是,由于超级电容器正负极采用的是同种材质,从理论上讲是不存在极性的;而超级电容器所标识的极性是生产商在生产工艺过程制定的,当电容使用中不小心短期反向使用,不会造成电容器实质性破坏,调整为正向可保证使用,但不可长期反向使用,会造成电容寿命特性迅速衰减。
(2)关于超级电容器充电问题超级电容器充电需要采用不超过额定电压的直流电压,可采用限流、恒流、恒功率、恒电压等多种充电方式;超级电容器充电时可能会拉低充电电源电压,直到电容器充满维持电压平衡。
(3)超级电容器的内阻及容量问题在充放电过程中,超级电容器的内阻引起的IR 降,会损失电容器的充放电效率,故电容器内阻大小在一定程度上决定了电容器品质的优劣,而由于超级电容器的内阻要大于普通电容器,在交流电路或高频率充放电过程中,电容会发热,造成寿命迅速衰减,这也是超级电容一般只用于直流电路的原因。
与普通电容器相比,超级电容器具有较大的时间常数τ,所以充放电时间均较长,也正因为如此,不适合连续的大电流频繁工作,会引起发热性能迅速衰减。
超级电容器的频率特性表现为高频率下,碳电极微孔中的正负离子响应时间较长,故表现的容量很小。
不可采用普通测量电容器设备交流测量容量,而是要采用基于电池测量mAh 方法进行测试。
(4)运输及储存产品运输过程应防止产品受潮,储存温度应为-30℃~50℃、相对湿度小于60%,最大湿度不可超过85%,否则会导致电容受潮性能劣化或生锈。
(5)安装与焊接超级电容器用于双面电路板上时,要注意连接处不可经过电容器可触及的地方,否则会导致产品短路过压及电容器损坏。
安装过程及安装后,不可强行扭动或倾斜电容器,不得用力拉拽引线,应先断针及折弯后焊接。
在焊接过程中要避免使电容器过热(1.6mm 的印刷线路板,焊接时应为260℃,时间不超过5s ),焊接后,线路板和电容器要清洗于净。
(6)超级电容器短路判断短路电容应不能进行充放电,在电容正负极间施加直流电压,电容电压不升高,可判定短路,用万用表判定时,新电容在为充电时,以欧姆档测量(短路挡)指示为短路状态,是正常现象,不能确定电容即为短路,应观察阻值是否增加,如增加即尽量不要布线为非短路。
超级电容器工作原理
超级电容器工作原理超级电容器,也称为超级电容、超级电容电池或超级电容存储器,是一种能够高效存储和释放电能的电子元件。
它具有高能量密度、长寿命、快速充放电速度和良好的低温性能等优点,因此在许多领域得到了广泛应用,如电动车辆、可再生能源储存、电子设备等。
超级电容器的工作原理基于电荷的分离和积累。
它由两个电极(通常是碳材料)和介质(电解质)组成。
两个电极之间的电解质形成了一个电荷分离的界面。
当电容器充电时,正极电极吸引负电荷,负极电极吸引正电荷,导致电荷在电解质界面上积累。
这个过程被称为吸附。
当需要释放储存的电能时,超级电容器通过放电过程将电荷从电解质界面释放出来。
这个过程发生在极短的时间内,因此超级电容器能够以非常高的速率放电。
相比之下,传统的化学电池需要更长的时间来释放储存的能量。
超级电容器的工作原理还涉及到电容器的电容值和电压。
电容值是指电容器储存电荷的能力,通常以法拉(F)为单位。
电压则是指电荷在电容器中的电势差,通常以伏特(V)为单位。
电容值和电压决定了超级电容器的储能能力和输出功率。
超级电容器的工作原理还与电解质的类型和电极材料的选择有关。
电解质可以是有机溶液、无机盐溶液或固体聚合物。
不同的电解质具有不同的电导率和电容值。
电极材料的选择也会影响超级电容器的性能,如碳材料具有较高的比表面积和良好的电导率,因此常用于制造超级电容器的电极。
总之,超级电容器的工作原理基于电荷的分离和积累,通过电解质界面上的电荷吸附和释放来存储和释放电能。
它具有高能量密度、长寿命和快速充放电速度等优点,因此在许多应用中代替传统的化学电池成为一种理想的能量储存解决方案。
超级电容电池【发展背景+实际案例】
发展状况简介:目前超级电容电池的研发情况超级电容器是上世纪80年代后发展起来的新型储能器件,在欧洲、美国、日本已经开始形成新兴的产业。
国外研发情况从1990年开始,世界各国开始成立专门机构开发和生产超级电容器,目前,在该技术领域中处于领先地位的国家有俄罗斯、日本、德国和美国,这些发达国家已把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目,并提出了近期和中长期发展计划。
在超级电容器的实用性方面,俄罗斯走在世界的前列。
国内研发情况我国从九十年代开始研制超级双电层电容器,与国外先进水平还有一定的差距。
据有关资料表明,国内有些单位已经研制出比能量为10Wh/kg、比功率为600W/kg的高能量型及比能量为5Wh/kg、比功率为2500W/kg的高功率型超级电容器样品,循环使用次数可达50,000次以上。
性能指标已经达到国际先进水平,成本较国际平均价格有大幅度下降,初步具备应用水平。
目前,国内厂商大多生产液体双电层电容器,重要企业有锦州富辰公司、北京集星公司、上海奥威公司、锦州锦容公司、石家庄高达公司、北京金正平公司、锦州凯美公司、大庆振富公司、江苏双登公司、哈尔滨巨容公司、南京集华公司等十多家。
据称,国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。
国内从事大容量超级电容器研发的厂家共有50多家,然而,能够批量生产并达到实用化水平的厂家不到20家。
国内厂商大多生产液体双电层电容器,重要企业有锦州凯美能源(原锦州富辰、锦州锦容)、北京集星电子、上海奥威等十多家。
锦州凯美能源是国内最大的超级电容器专业生产厂,主要生产纽扣型和卷绕型超级电容器。
北京集星可生产卷绕型和大型电容器,而上海奥威产品多集中在车用超级电容器上。
国内厂商很注重超级电容器的大功率应用,如环保型交通工具、电站直流控制、车辆应急启动装置、脉冲电能设备等。
在超级电容器的产业化方面,美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累,目前处于领先地位,如美国的Maxwell,日本的NEC、松下、T okin和俄罗斯的Econd公司等,这些公司目前占据着全球大部分市场。
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关于超级电容电池的一些讨论
摘要
本文主要讨论了电池的发展由来,超级电容电池的理论介绍与实际应用,以及它与普通蓄电池性能对比;并且提出了超导电感电池的想法和我们的初步设计。
Abstract:
This essay mainly discussed the origin and development of traditional batteries, the idea of super capacitor battery and the differences in their performances. Meanwhile, we raise our own innovative concept of ‘Super Inductive Battery’ and our preliminary design.
前言
超级电容的的功率密度大,充分电时间短,充放电特性好,寿命长,在新能源汽车上有广阔的发展前景。
这次上海世博会的园内公交全部使用超级电容公交,在每个停靠点只需短时间充电便能维持客车的良好运行。
因此,在超级电容上作研究是完全有必要的。
主体
1.电的储存
电池的最早出现在古希腊,那是人们希望把静电这种神奇的东西保存下来。
他们利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉和水的玻璃瓶,实现了电荷的存储,而这恰恰是现在电池的基本雏形。
在这种想法的激励下,利用电化学反应存储电
能的蓄电池产生了,利用这种方法存储电能的电池有着较大的容量,确受到放电电流等因素的牵制。
然而,基于电容储能思想而发现的超级电容在某些方面有着比普通蓄电池更好的性能。
超级电容电池与普通蓄电池对比表
2.超级电容的大电容特性
虽然超级电容有着种种优势,但续航能力方面却有这很大的不足,就拿世博超级电容公交车来说,在每个停靠点都必需充电,虽然只需短短的几十秒,却限制了它在更大的范围内推广。
那么如何才能提高超级电容的续航能力呢?
由于C=εS/4πkd,所以要提高电容可以采用增加ε和极板面积S,或者缩短极板间距离的方法。
减小极板间距离。
超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极
上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层, ,而电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d)
✧增大S。
由于多空活性炭才用了层叠结构(类似于内质网,一定程度上运
用了仿生学原理),它的实际极板面积S可能比目测面积大几十倍,因此获得了极大的S
✧增大ε。
活性炭集电层之间的填充特殊的电解液,有着较大的ε值。
超级电容的电容可达0.1-1000F,正是由于它在每个可能提高电容的参数上都有所改进。
超级电容基本结构普通锌锰干电池
3.超级电容电池的实际运用中的注意点
✧和普通电池一样,超级电容可以通过串联来提高输出电压,但是却存在单体
间的电压均衡问题。
可能会因为一个电容的过载而损坏所有与它串联的电容。
✧超级电容的内阻较大,因此可以通过并联来减小内阻,同时能实现了电容的
增大,提高了输出电流。
✧ Τ=RC ,由于超级电容本身内阻较大,因此不接外电阻时τ在1~2s ,完全给
阻-容式电路放电大约需要5τ,也就是说如果短路放电大约需要5~10s (由于超级电容电池自身特性而且内阻大,短路对它来说也不是致命的,这也是它的一个优点)。
✧ 由于U=Q/C ,随着电容的放电,超级电容的输出电压会逐渐减小,而ΔU=
ΔQ/C ,由于C 很大,所以Q 的减小对U 的变化不是很大。
正是由于电压原因,使超级电容需要频繁充电。
4.关于超级电容参数的计算
4.1已知工作时的起始和截至电压Vmax 和Vmin ,工作时间t ,工作电流I ,求所需要的超级电容容量大小。
超级电容输出能量 )V V (2
t I E min work 1+⋅=
① 超级电容减少能量 )(2min 2max 2V V 2t C E -⋅= ② 又因为 E1 = E2 ③
由①②③得: )()(2min 2max min max
V V It V V C -+=)(min
max V -V t I ⋅= 举例如下:
如单片机应用系统中,应用超级电容作为后备电源,在掉电后需要用超级电容维持100mA 的电流,持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V ,那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?
则 C )
(min max V -V t I ⋅= = )
(.24510.10-⨯
I
超导电感电池示意图
A
B
= 1.25F
也就是说,要维持这个单片机的工作,只要一个大于1.25F 的超级电容电池就够了。
4.2对于世博园区内的超级电容车,每公里平均消耗电能0.98度,中途充电时间为30秒钟,一次充电可运行8公里,最高速度达到每小时50公里,工作电流1000A 、工作电压900- 1000V 。
将各参数带入公式计算得,公交车所需电容约为96F,也就是说,可以通过4个24F 的超级电容电池串联获得,在启动或爬坡时可获得接近2000A 的电流,突破了蓄电池驱动电车能提供的最高1000A 的瞬间电流。
5.关于新型电池的思考
传统电池由于电流,电压等方面局限性,已经不能满足有些需要较大功率的设备的电池供电。
超级电容电池的有点在于它能提供400-2000A 的大电流,
但如果需要提供高电压,我们能不能使用”超级电感电池”呢?
如图,如果设计如图所示的超感电感电池,其中导线为超导导线,即电能以电流的形式存储起来,由于没有电阻,不存在能量损耗。
而所存储的电能为W=1/2LI 2,如果L 很大,能储存的电能将会很大。
使用电池时,只需
将用电器接于A,B端,然后断开AB支路。
此时瞬时电压U=LdI/dt,由于L 很大,可以提供很高的电压。
但电流小于额定电流时,电池放电完毕,ΔW =1/2LI12-1/2LI22,即超导电感电池电池的实际容量。
然而,这种超级电感电池可能和超级电容电池存在着同样的问题,类似于放电电流不稳定,充电时间短但间隔也短。
普通电池,超级电容电池,超导电感电池的适用方向
结论
超级电容电池已经逐渐被推广,预计全世界的年均销量将达到1亿个,而超导电感电池仅仅是本小组的一个小小设想,有待进一步研究。
当然,在实际中,我们的用电器可以使用混合电池,将这三种电池通过某种方式连接,来有选择地使用,来实现不同的需求。