关于电容器的报告论文

合集下载

关于超级电容器调查报告

关于超级电容器调查报告

关于超级电容器调查报告摘要本文介绍了超级电容器产生的历史背景,现状及其发展趋势,以及超级电容器的应用和目前存在的缺陷。

并对超级电容器中的两种常用电容器(双电层电容器和法拉第赝电容器)进行了详细介绍。

关键词:超级电容器双电层电容器法拉第赝电容器1.电容器研究背景随着人口的急剧增长和社会经济的快速发展,石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。

已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发,取得了一定的成效。

但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点,一直没有很好的解决办法。

而超级电容器以其优异的特性(使用寿命长、充电时间短、清洁无污染、放电能力强、功率密度高)扬长避短,可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源,并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。

正因为如此,世界各国(特别是西方发达国家)都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。

其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面,而且还建立了专门的国家管理机构(如:美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等),制定国家发展计划,由国家投入巨资和人力,积极推进。

就超级电容器技术水平而言,目前美国、日本、俄罗斯、法国等国走在世界前面,中国、德国、英国、澳大利亚等国家也在急起直追,目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。

在我国推广使用超级电容器,能够减少石油消耗,减轻对石油进口依赖,有利于国家石油安全;有效地解决城市尾气污染和锂电池污染问题;有利于解决车辆的低温启动问题;电动车辆功率低,启动慢,行程短,充电时间长等问题。

2. 超级电容器现状及其发展趋势超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。

实际上,超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷,虽然它的应用形式同电池不同,但在实际应用上却总被电池取代,此外还面临成本高、技术难度大的劣势。

相关电容器的总结报告

相关电容器的总结报告

相关电容器的总结报告引言电容器是电气工程中常用的元件之一,其主要作用是存储电荷和能量,以及改变电流和电压的响应速度。

在电子电路、电源系统、通信设备等领域广泛应用。

本篇报告将对相关电容器进行总结,并介绍其常见的类型、特性以及应用领域。

一、电容器的基本概念和原理1.1 电容器的定义电容器是由两个导体构成的双极板,之间通过绝缘物(也称为电介质)隔开。

其中一个导体带电时,另一个导体上也会形成等量但相反符号的电荷,两个导体间的电场能量储存在电容器中。

1.2 电容的计算公式电容器的电容量用单位法拉(F)表示,常用的电容计算公式为:C = ε * A / d其中,C为电容量,ε为电介质的相对介电常数,A为电容板的有效面积,d为电容板之间的距离。

二、常见类型的电容器2.1 电解电容器电解电容器是一种常见的极性电容器,具有很高的电容量。

其特点是在正向电压下具有很高的电容值,而在反向电压下会损坏。

电解电容器主要用于滤波、维持电压稳定等场合。

2.2 陶瓷电容器陶瓷电容器是一种性能稳定、价格较便宜的电容器,其电容值范围比较广。

陶瓷电容器适用于高频和低频电路中,广泛应用于电源、射频电路和数字电路等领域。

2.3 电解液电容器电解液电容器是一类封装在金属筒中的大容量电容器,适用于需要储存大量电荷和能量的场合。

电解液电容器具有体积大、电容值高、漏电流小等特点,广泛应用于电源系统、逆变器和电动机控制等领域。

2.4 有机电介质电容器有机电介质电容器使用有机材料作为电介质,具有体积小、质量轻、稳定性好等特点。

有机电介质电容器广泛应用于移动通信设备、消费类电子产品和电源系统中。

三、电容器的特性和参数3.1 电容器的频率特性电容器的电容值随着频率的变化而变化,高频时电容值较低,低频时电容值较高。

这是由于电容器的内部电介质极化和耗散导致的。

在设计电路时,需要根据实际需求选择合适的电容器类型。

3.2 电容器的耐压特性电容器的耐压特性是指电容器能够承受的最大电压。

电容器市场分析报告,1200字

电容器市场分析报告,1200字

电容器市场分析报告报告标题:电容器市场分析报告引言:电容器是电子电路中常见的元件之一,广泛应用于电力系统、通信、工业控制、消费电子等领域。

随着现代电子技术的发展,电容器市场规模逐步扩大。

一、市场概述1.1 市场定义电容器市场指的是各类电容器产品的销售与应用市场。

1.2 市场规模电容器市场在过去几年中呈现稳步增长的态势。

根据市场调研数据显示,2019年电容器市场规模达到XX亿元。

1.3 市场发展趋势(1)技术进步推动市场发展:电容器的革新与技术进步不断推动市场的发展。

特别是新兴领域如5G通信、新能源汽车等对电容器的需求不断增加。

(2)多样化应用推动市场增长:电容器广泛应用于各个领域,如电力系统、工业控制、消费电子等。

不同领域的需求多元化,推动了市场增长。

(3)绿色、低能耗要求提升:随着环保意识的增强,市场对绿色、低能耗产品的需求也在不断增加,这对电容器制造商提出更高的要求。

二、市场细分2.1 按电容器类型划分(1)电解电容器:电解电容器是目前最常用的电容器之一,其广泛应用于各个领域,如电源电路、电力系统等。

电解电容器市场规模较大,占据整个市场的一大比例。

(2)陶瓷电容器:陶瓷电容器具有体积小、稳定性好等优点,在消费电子产品中应用广泛。

随着智能手机等电子产品的普及,陶瓷电容器市场需求逐渐增加。

(3)塑料电容器:塑料电容器以其价格低廉的优势在市场上占据一定份额。

然而,其容量相对较小,适用领域相对较窄。

2.2 按应用领域划分(1)电力系统:电容器在电力系统中广泛应用于配电、变压器、电机等。

随着电力系统的升级改造,对电容器的需求也在不断增加。

(2)通信领域:随着5G通信的普及,对高频、低容量的电容器需求增加。

电容器的稳定性和耐高温等特性对通信领域来说非常关键。

(3)消费电子:消费电子产品对小型电容器的需求非常大,如智能手机、平板电脑、耳机等。

随着消费电子市场的繁荣,电容器市场也在不断增长。

三、市场竞争格局3.1 主要厂商概况(1)日本厂商:日本是电容器行业的重要制造商,拥有丰富的技术和经验,如日立化成、村田制作所等。

电解电容器关键技术的研发报告范文

电解电容器关键技术的研发报告范文

电解电容器关键技术的研发报告范文电解电容器是一种常见的电子元件,用于储存和释放电能。

随着科技的进步和电子产品的普及,对电解电容器的需求也越来越大。

因此,电解电容器关键技术的研发显得尤为重要。

本文将探讨电解电容器关键技术的研发现状及发展趋势,并给出相应的解决方案。

1.电解电解质的研发:电解电容器的关键组成部分是电解质,它能决定电容器的电容值、工作电压范围和使用寿命等。

目前,国内外学者已经提出了一系列新型电解质,如锂离子电解质、聚合物电解质和固态电解质等,并取得了一些突破性进展。

但是,这些新型电解质需要进一步的研发和改良,以提高其导电性、稳定性和耐高温性能。

2.电极材料的研发:电解电容器的电极是储存和释放电能的关键部分。

传统的电解电容器采用的是铝箔作为电极材料,但其能量密度相对较低,不能满足现代高能量密度的需求。

因此,研发新型电极材料是解决这一问题的关键。

目前,碳纳米管、二氧化锰和锂钛酸锂等材料被广泛研究,但它们面临着导电性不足、电解液渗透等问题,需要进一步改进。

3.封装技术的研发:电解电容器的封装技术直接影响其使用寿命和稳定性。

传统的电解电容器封装方式是铝壳,但其容量较小,无法满足大容量电解电容器的需求。

因此,研发新型封装技术是一项重要的工作。

目前,有机涂层、环氧树脂等封装材料被广泛研究,但它们面临着老化、热膨胀系数不匹配等问题,还需要改进。

1.新型电解质的发展:未来,电解电容器将更广泛地应用于新能源、电动汽车等领域,对电解质的要求会更高。

因此,研发具有高离子导电性、高电化学稳定性、耐高温性能的新型电解质将成为关键技术发展的方向。

2.高能量密度电极材料的研发:随着电子产品对电容器能量密度的要求不断提高,研发高能量密度的电极材料成为关键。

未来,碳纳米管、二氧化锰和锂钛酸锂等材料可能会进一步改进,或者出现新的高能量密度电极材料。

3.先进封装技术的研发:研发更先进的封装技术是提高电解电容器使用寿命和稳定性的关键。

超级电容器研究报告

超级电容器研究报告

超级电容器研究报告超级电容器是一种新型的电容器,它具有高能量密度、长循环寿命、高功率密度和快速充放电速度等优点,因此在能量存储领域具有广泛的应用前景。

本文将对超级电容器的研究进展进行综述,并重点讨论其结构设计和电化学性能。

首先,超级电容器的结构设计是实现高能量密度和高功率密度的关键。

常见的超级电容器结构包括电双层电容器(EDLC)、赝电容器以及混合型电容器。

电双层电容器以电解质溶液为介质,在正负极之间形成两层电容层,通常采用活性碳或其他复合材料作为电极材料。

赝电容器利用电化学反应的产物在电极表面形成高表面积氧化物膜,从而增加电容。

混合型电容器结合了电双层电容器和赝电容器的优点,通过选取合适的电解质和电极材料来调控其性能。

其次,超级电容器的电化学性能是评价其优劣的重要标准。

典型的电化学性能包括电容、循环寿命、内阻以及充放电速度等。

电容是超级电容器存储能量的能力,常常通过比电容(F/g)来表示,较高的比电容意味着更多的能量存储。

循环寿命是指超级电容器在多次充放电循环过程中维持良好性能的能力,一般来说,超级电容器应具有较长的循环寿命。

内阻是超级电容器充放电过程中能量损耗的主要原因之一,过高的内阻会导致能量转化效率低下。

充放电速度是超级电容器响应时间的重要指标,快速充放电速度有助于提高能量存储效率。

目前,超级电容器的研究主要集中在材料的开发和结构设计上。

对于电极材料的开发,一方面,需要寻找具有高比表面积和可调控孔隙结构的材料,以增加电容;另一方面,需要寻找具有良好电导性和高的电化学活性的材料,以提高充放电速度。

对于电解质的优化,需要寻找具有较高离子电导率和良好化学稳定性的电解质。

此外,结构设计也是提高超级电容器性能的重要途径,例如引入新的纳米结构、支撑材料等。

总之,超级电容器作为一种新型的高能量密度储能装置,在能源领域具有巨大的应用潜力。

未来的研究将集中在材料的开发、结构设计的优化以及性能的改进上,以进一步提升超级电容器的性能,并推动其广泛应用。

电容器实验报告

电容器实验报告

电容器实验报告实验一:电容器的基本特性电容器是电路中常用的电子元件,它能够存储电荷并且能够与电阻器、电感器组合成各种电路,实现各种功能。

为了更好地理解电容器的性质,我们进行了以下实验,测量了不同电容器的基本特性。

实验用品:1.电感表2.电阻器3.电容器4.电源实验步骤:1.将电容器连接到电源中,调节电阻器使得电压稳定在2伏特。

2.将电感表分别连接到电容器的两端,记录下电容器的电容值。

3.使用已知电容值的电容器测量得到比较精准的电感表。

4.将电容值分别调节至另外两个电容器,然后再次测量电容值,记录电容值数据。

5.重复步骤2-4,记录实验数据并计算结果。

实验结果:通过实验数据的统计和分析,我们得到了以下的实验结果:1.电容器的电容值是稳定的,在3.5μF附近波动。

测量的结果精度较高,而根据已知电容值的电容器测量得到的值误差较大。

2.电容器的电容值随着电压的增加而增加。

在电压从2伏特到4伏特的过程中,电容器的容量随之增加了1μF.3.实验结果表明,在同样电压下存在两种不同电容的电容器时,随着电容值的增加,电容器可以储存的电荷也增加了。

结论:通过实验数据和分析,我们可以得出以下结论:1.电容器的电容值稳定、精准。

电容值的误差与已知电容值的精度有关。

2.电容器的电容值随电压的增加而增加。

这种变化随着电容器的容量增加而增加。

3.相同电压下,电容值较大的电容器可以储存更多的电荷。

总的来说,电容器的性质使得其在电路中应用十分广泛,同时也是学习电子学习的重要内容。

在今后的学习和实践中,我们将深入理解电容器的特性,满足在不同场合下的使用需要。

超级电容器实验报告(一)

超级电容器实验报告(一)

超级电容器实验报告(一)引言概述:
超级电容器是一种新型的储能装置,具有高能量密度、快速充放电、循环寿命长等特点。

本实验旨在研究超级电容器的基本原理、性能测试和应用前景。

本文将从电容器的结构与工作原理、性能测试方法、性能参数、应用领域以及未来发展方向五个方面阐述超级电容器的相关知识。

一、电容器的结构与工作原理
1. 介绍超级电容器的基本结构,包括正负极材料、电解液和隔离层等。

2. 解释超级电容器的工作原理,包括离子吸附和分离、双电层电容和电化学电容等。

二、性能测试方法
1. 介绍超级电容器的电容测试方法,包括交流电容测试和直流电容测试。

2. 解释超级电容器的内阻测试方法,包括交流内阻测试和直流内阻测试。

三、性能参数评估
1. 讨论超级电容器的能量密度和功率密度的概念和计算方法。

2. 介绍超级电容器的循环寿命评估方法,包括循环稳定性测试和寿命预测方法。

四、应用领域
1. 介绍超级电容器在能源储存领域的应用,如电动车辅助动力、再生能源储存等。

2. 讨论超级电容器在电子设备领域的应用,如电子产品的快速充电和持续供电等。

五、未来发展方向
1. 探讨超级电容器的研究趋势,如材料改进和结构优化等。

2. 分析超级电容器在新兴应用领域的潜力,如智能穿戴设备和无人驾驶技术等。

总结:
通过本实验,我们深入了解了超级电容器的结构与工作原理,了解了性能测试方法和评估参数,探讨了超级电容器在各个应用领域的潜力,并展望了其未来的发展方向。

超级电容器作为一种新型的储能装置,具有广阔的应用前景和发展空间,必将在能源存储和电子设备领域发挥重要作用。

关于电容器的报告论文

关于电容器的报告论文

超级电容器电极材料的制备与研究摘要:超级电容器作为一种新型储能器件,具有能量密度和功率密度高、比容量大等特点。

它在电动汽车、移动通讯和国防等领域有巨大的市场前景,因此受到国内外研究人员的关注。

在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。

因此,本论文选定二氧化锰、碳纳米管、氧化镍作为超级电容器的电极材料,旨在制备和研究具有良好电容特性的超级电容器电极材料。

论文的主要研究内容有:(1)利用化学沉淀法制备Mn02粉末材料并研究其电化学行为。

采用循环伏安法对Mn02电极材料进行测试,在1mol/L Na2S04电解液、.0.2-+0.8V扫描电位内,不同扫描速率下电极均表现出理想的电容特性,当扫描速率等于lmV/s时得到最大比容量253.5F/g。

研究了40℃和150"O热处理温度的Mn02材料在100mA/g充放电流密度下的恒流充放电特性结果比容量接近,但是150℃热处理得到的M_n02材料具有更好的循环充放电性能。

(2)研究碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)电极材料的循环伏安特性和恒流充放电性能。

碳纳米管具有理想的双电层电容特性,但是未处理过的碳纳米管材料比容量偏小。

在lmol /L Na2S04溶液、.0.2--+0.8V扫描电位内,以lmV/s的扫描速率进行循环伏安测试,结果得到最大比容量为27.3F/g。

(3)采用浓硝酸对碳纳米管进行回流处理并研究其电化学行为。

对回流处理碳纳米管材料进行SEM和TEM表征,发现碳纳米管原本封闭的端口被打开,催化剂已经被去除。

在50mA /g电流密度下,回流时间越长的碳纳米管材料比容量越高,80h回流得到的电极比容量最大,达至1J38.3F/g,比回流之前的8.3F/g要高。

(4)采用不同的催化剂在泡沫镍导电基体上生长碳纳米管作为超级电容器电极并研究其电容特性。

经SEM和TEM测试,制备的材料是长5mn、直径100nm左右的定向碳纳米管(alligned carbon nanotubes,ACNTs)。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

超级电容器电极材料的制备与研究摘要:超级电容器作为一种新型储能器件,具有能量密度和功率密度高、比容量大等特点。

它在电动汽车、移动通讯和国防等领域有巨大的市场前景,因此受到国内外研究人员的关注。

在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。

因此,本论文选定二氧化锰、碳纳米管、氧化镍作为超级电容器的电极材料,旨在制备和研究具有良好电容特性的超级电容器电极材料。

论文的主要研究内容有:(1)利用化学沉淀法制备Mn02粉末材料并研究其电化学行为。

采用循环伏安法对Mn02电极材料进行测试,在1mol/L Na2S04电解液、.0.2-+0.8V扫描电位内,不同扫描速率下电极均表现出理想的电容特性,当扫描速率等于lmV/s时得到最大比容量253.5F/g。

研究了40℃和150"O热处理温度的Mn02材料在100mA/g充放电流密度下的恒流充放电特性结果比容量接近,但是150℃热处理得到的M_n02材料具有更好的循环充放电性能。

(2)研究碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)电极材料的循环伏安特性和恒流充放电性能。

碳纳米管具有理想的双电层电容特性,但是未处理过的碳纳米管材料比容量偏小。

在lmol /L Na2S04溶液、.0.2--+0.8V扫描电位内,以lmV/s的扫描速率进行循环伏安测试,结果得到最大比容量为27.3F/g。

(3)采用浓硝酸对碳纳米管进行回流处理并研究其电化学行为。

对回流处理碳纳米管材料进行SEM和TEM表征,发现碳纳米管原本封闭的端口被打开,催化剂已经被去除。

在50mA /g电流密度下,回流时间越长的碳纳米管材料比容量越高,80h回流得到的电极比容量最大,达至1J38.3F/g,比回流之前的8.3F/g要高。

(4)采用不同的催化剂在泡沫镍导电基体上生长碳纳米管作为超级电容器电极并研究其电容特性。

经SEM和TEM测试,制备的材料是长5mn、直径100nm左右的定向碳纳米管(alligned carbon nanotubes,ACNTs)。

这种定向碳纳米管电极具有很高的比容量。

在1mol/LNa2S04电解液、.0.¨0.8V电位范围内,0.IMNi催化剂制备的电极材料在扫描速率等于1mv/s时最高比容量达至1J278.2F/g(5)研究二氧化锰/CNTs复合电极材料的电容特性。

结果表明,复合电极具有二氧化锰的高比容量特性,同时也具有碳纳米管的良好循环充放电性能。

(6)研究氧化镍电极材料的电容特性。

将制备的Ni(OH)2粉末进行热处理得到NiO材料。

比较不同工艺条件制备的NiO材料,发现反应溶液pH值等于11.7、热处理温度500。

C 以及热处理时间8h的NiO电极材料比容量最高,在lmol/L NazS04溶液、.0.2~+0.8V扫描电位内,1mV/s扫描速率下达到38.2F/g。

1、超级电容器的特点超级电容器【11(Supcrcapacitor)是一种介于传统电容器和电池之间的新型储存电能的器件。

根据命名角度的不同超级电容器又有不同的名称,如超大容量电容器(Ultracapacitor,uc)、电化学电容器(Electrochemical Capacitor,EC)、双电层电容器(Electric Double Layer Capacitor,EDLC)等。

它具有比传统电容器高得多的能量密度和比容量,同时又具有比电池大得多的功率密度。

超级电容器一般具有如下特点:(1)具有高的能量密度和功率密度。

它的能量密度为传统静电电容器的10--20倍,功率密度是电池的l啦100倍,可达到10kW/kg左右。

(2)具有瞬间释放大电流、充电时间短、充电效率高的优点。

超级电容器可以在短时间内释放出几百到几千安培的电流。

这个特点使得电容器非常适合用于短时间高功率输出的场合。

(3)具有循环寿命长的优点。

超级电容器充放电过程中发生的电化学反应具有良好的可逆性,不易出现类似电池中活性物质那样的晶型转变、脱落、枝晶穿透隔膜等引起寿命终止的现象。

其实际充放电次数可以达到10万次以上,是电池的10.100倍。

(4)使用温度范围宽,低温性能优越。

超级电容器可以在-40---,+70"C的温度范围内使用,而一般电池为.20~+60。

C。

因为超级电容器在充放电过程中发生的电荷转移大部分都在电极活性物质表面进行,所以其容量随温度衰减非常小,而电池在低温下容量衰减幅度却可以高达70%。

(5)具有漏电电流小、自放电时间长的优点。

(6)对环境无污染,尤其是以炭材料为电极材料的超级电容器,可作为真正的绿色能源。

1.2超级电容器的应用领域全球范围内面临的能源短缺问题越来越受到人们的重视,而能源所产生的各种废气、废水等导致的温室效应、环境污染等问题同样引起人们的关注。

如何在大力研究和开发新能源、加快解决能源危机的过程中保护好地球环境是一个追切需要解决的问题。

从1957年美国通用汽车公司出现第一篇关于超级电容器的专利焉,超级电容器作为一种清洁、高效的新型储能器件,受到越来越多研究人员的关注。

超级电容器集高比容量、赢能量密度、高功率和长寿命等性能予一身,因此在电动汽车、移动通讯、国防科技等领域具有广阔的应用和发展前景。

(1)在电动汽车中的应用超级电容器最令人瞩目的应用当属正在蓬勃发展的电动汽车上。

无论是以燃料电池作电源的纯电动车,还是使用内燃机。

蓄电池的混合动力,超级电容器都可在其中发挥重要的作用:在汽车启动和爬坡时作为辅助电源,提供瞬时大功率、大电流,使价格昂贵的燃料电池或发动机的设计功率大为降低;在汽车正常行驶时由蓄电池快速充电;在汽车刹车时快速存储发动机产生的大电流。

因此,超级电容器在电动汽车上的应用可以减少电动汽车对蓄电池大电流充电的限制,大大延长蓄电池的使用寿命,提高电动汽车的实用性。

超级电容器公交车和配有电容器的燃料电池车、混合动力车耳前已经进入实用阶段。

2006年8月,我国在上海市建成了超级电容器公交车运行示范线l l路,共有十台电容车和八座充电站,在上海老城中华环线运行,全程5.5公里,成为世界上首条投入商业化运营的电容公交线路。

(2)在移动通讯中的应用超级电容器的能量密度高、功率密度大,因此在移动通讯领域具有潜在的应用前景。

比如GSM、GPRS等需要离功率脉冲放电的电子设备,超级电容器可以与这些设备中使用的锂离子电池构成复合电源系统,改善设备中锂离子电池的GSM脉冲放电特性。

(3)在国防科技中的应用超级电容器可应用于需要连发、强流脉冲电能的高新技术武器,如激光武器、电炮等。

这些高新技术武器除了装备高规格、商比能量电池外,还须与超级电容器组合才能构成“致密型超高功率脉冲电源”,并通过对脉冲释放率、脉冲密度、峰值释放功率的调整,使起飞加速器、电弧喷气式推进器等装置能实现在脉冲状态下达到任意平均功率水平的功率状态。

1.3超级电容器的研究现状及发展趋势据美国市场研究机构Frost&Sullivan的研究报告,2002-2009年间全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以1 57%和49%的年增长率高速发展。

美国超级电容器生产商Maxwell技术公司预测,仅欧洲市场的需求量就超过数亿美元。

对中国市场而言,目前年需求量可达2150万只,整个亚太地区总需求则超过9000万只。

由于超级电容器优异的性能和广阔的应用前景,各国都在积极的进行研究和开发。

目前,已实现超级电容器商品化生产的国家主要集中在美国、德国、日本和韩国等国家。

商品化的超级电容器大都采用有机电解质体系,而且是碳/:碳型双电层电容器,单体的电压一般在1""3V左右,电容量一般在几百到几千法拉,功率密度在5Wh/kg"-"lOWh/kg之间。

如美国PowerSystems公司的最新超级电容器产品,其电压为3.3V,电容量为1800F;Maxwell公司的最新超级电容器产品,其电压为2.5V,电容量为350F、1500F、2600F等阱。

美国和日本在超级电容器研究方面注重提高和改善超级电容器的储能密度以满足混合电动车或纯电动车的应用。

虽然国内在超级电容器方面的研究水平与世界先进水平还有一定差距,但是研究步伐也在加快。

我国“863计划”电动汽车专项中已把超级电容器列为专题进行研究。

目前在国内进行超级电容器研究和开发的厂商有上海奥威公司、北京金正平公司等。

随着各国对超级电容器的研究和开发,相信不久的将来超级电容器必将在越来越多的领域中得到应用和发展。

1.5超级电容器的工作原理及结构虽然超级电容器具有传统静电电容器的高放电功率特性,同时还具有化学电源的高电荷存储能力,但是它与传统静电电容器、化学电源在工作机理上有着本质的区别。

按照超级电容器研究领域的国际权威B.E.Conway教授对超级电容器的定义,可以将其分为两类:一类是基于高比表面积电极材料与溶液间界面双电层原理的双电层电容器(Electric Double Layer Capacitor,EDLC);另一类是基于电化学欠电位沉积或氧化还原法拉第过程的赝电容器(Pseudocapacitance)。

虽然这两种电容器的机理完全不同,但通常双电层电容器的电极材料(如炭材料)或多或少也会有氧化还原反应发生而产生赝电容效应,而作为赝电容器的电极材料(如氧化锰、氧化钌等)其二维、准二维空间也存在相当成分的双电层电容,所以二者界限不是非常清晰。

1.5.·1双电层电容器工作原理图1.1 Helmhotz双电层模型(a)无外加电压时电极和电解液内的电荷分布(b)无外加电压时电极和电解液中电势分布(c)有一定大小的外加电压时电极和电解液内的电荷分布(d)有一定大小的外加电压时电极和电解液中电势分布双电层电容器是利用电极材料/电解液界面上形成的双电层来储存能量,其主要的电极材料是炭材料。

导体与电解质(液体或固体)接触后会在其表面(即界面)产生稳定而符号相反的双层电荷,称为双电层(Electric Double Layers)。

早在1879年德国著名物理学家Helmholtz 就发现了双电层原理。

双电层电容器的工作原理就是基于Helmholtz提出的这一双电层电容模型,其原理如图所示。

将一对固体电极浸入电解质中,由于两个不同的相之间存在库仑力、分子间力(范德华力)或原子间力的作用,因此在它们的界面上便形成极性不同的双层电荷。

这个双电层中电解液的电荷是以离子形式出现的,并且双电层的两个电层间仅为原子尺寸的微小距离,这两个相对的电荷层就像平板电容器的两个电极平板一样。

当两个电极未施加外部电压时,储存在双电层中的电荷很少,且当固体电极的材料相同时,在两个电极与电解质溶液界面上产生的双电层的极性也是相同的,因此对外不显示电动势,如图1.1(b)所示。

相关文档
最新文档