超级电容器简介
超级电容器
电极材料
电极材料是影响超级电容器性能的重要因素。 为了进一步提高超级电容器的容量和循环寿命，最主要的 是开发新的高比容量，高比功率的电极材料。 超级电容器的电极材料可以分为以下几类:炭电极材料， 金属氧化物电极材料，导电聚合物电极材料，复合电极材 料。
碳电极材料
目前已经开发用在双电层电容器上的碳材料有:活性炭 粉末、活性碳纤维、碳纳米管、膨胀性石墨、碳气凝胶、 炭黑和石墨烯等。 炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料的表 面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材料的导电 率。
在沿海岛屿、边远山区，地广人稀的草原牧场等地方， 风能和太阳能可作为解决生产和生活能源的一种可靠 途径。然而，这些能源还不能稳定地供给。将超级电 容器与风力发电装置或太阳能电池组成混合电源，超 级电容器在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能 量以电能的形式存储起来，在夜晚或风力较弱时放电， 可解决上述问题。
超级电容器还可用作汽车的主电源。
（4）工业领域
超级电容器在工业不间断电源(UPs)、安全预防 设备以及仪器仪表等方面得到广泛应用。
（5）消费电子领域
使用超级电容器做为储能元件的手电筒，充电只 需90秒，循环寿命可达50万次，可使用约135年。电 子玩具常要求瞬时大电流，而电池无法提供，使用超 级电容器作为电源不仅可以解决这个问题，还可以降 低使用成本、减轻质量。一种自动的切管工具用于替 代一种己经有十年历史的旧式手持切管设备。考虑实 际应用，要求能提供瞬间高功率及长寿命，并且要求 快速充电，一次充电能满足100次的切割工作，超级 电容器与电池混联后能使产品满足应用的需求。
超级电容器的研究及应用现状
美国、日本、韩国、俄罗斯、德国等国研究超级 电容器起步较早，技术相对比较成熟。
超级电容器简介课件
用。
政策支持与产业发展建议
政策引导与资金支持 建立产业联盟 加强国际合作与交流
超级电容器与其他储能技术 的比较
与电池的比较
充放电速度
。
循环寿命
能量密度 成本
与超级电感的比较
储能原理
超级电容器通过双电层储能， 而超级电感通过磁场储能。
响应速度
超级电容器简介课件
目录
• 超级电容器的性能特点 • 超级电容器的制造工艺与材料 • 超级电容器市场现状与趋势 • 超级电容器的发展前景与挑战 • 超级电容器与其他储能技术的比较
超级电容器概述
定义与工作原理
定义 工作原理
超级电容器的主要类型
根据电解质类型
根据储能原理
可分为水系超级电容器和有机系超级 电容器。
超级电容器的发展前景与挑 战
技术创新与突破方向
材料创新
结构设计 集成化技术
市场拓展与合作机会
电动汽车领域
与电动汽车制造商合作，开发高 性能的超级电容器，提升电动汽
车的续航里程和加速性能。
智能电网领域
与电网公司合作，研发用于智能 电网的储能超级电容器，提高电 网的稳定性和可再生能源的接入
能力。
工业应用领域
主要应用领域市场现状与趋势
总结词
详细描述
市场竞争格局与挑战
总结词
超级电容器市场竞争激烈，企业需要不 断创新以保持竞争优势。
VS
详细描述
目前，全球超级电容器市场已经形成了较 为稳定的竞争格局，但随着新技术的不断 涌现和市场的不断扩大，竞争也日趋激烈。 企业需要不断加大研发投入，提高产品性 能和降低成本，以应对市场竞争的挑战。 同时，企业还需要加强与上下游企业的合 作，共同推动超级电容器市场的快速发展。
《超级电容器》课件
发展历程和前景
1
1 990年
2
实现了高性能的电化学电容器，并开
始在特定领域得到应用。
3
1 978年
超级电容器首次被发现，但技术限制 和高成本限制了商业应用。
2 000年
随着技术进步和成本下降，超级电容 器在多个领域得到广泛应用。
主要厂商
1 Maxwell Technologies
全球领先的超级电容器制造商，提供各种容量和尺寸的产品。
总结和展望
超级电容器是一种具有巨大潜力的电能存储技术，虽然还存在一些挑战和限制，但随着技术的不断进步 和应用需求的增长，它将继续发展并在更多领域得到应用。
超级电容器
超级电容器是一种高容量和高功率的电能存储设备，具有快速充放电速度和 长寿命的特点。
定义和原理
超级电容器是一种能够存储和释放巨大电荷量的装置，通过电荷在电容器的 正负极板之间的吸附和脱附实现能量的存储和释放。 超级电容器的工作原理基于电双层电容和电化学电容两种机制。
应用领域
可再生能源
超级电容器可以存储和释放电能，用于平衡可再生能源的波动性，提高能源利用效率。
2 Nesscap Energy
韩国超级电容器制造商，专注于高功率和高温应用领域。
3 Skeleton Technologies
欧洲超级电容器制造商，开发具有高能量和高功率密度的创新产品。
未来研究方向
超级电容器的研究正在关注提高能量密度、降低成本、延长寿命和提高温度 稳定性等方面的技术改进。
新材料和新结构的研发有望推动超级电容器的性能提升，进一步拓展其应用 领域。
交通运输
超级电容器可以作为电动汽车和混合动力车辆的辅助能源储存装置，提供高功率的提供短时电源支持，防止电子设备数据丢失。
超级电容器综述
超级电容器综述超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。
它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。
众所周知,插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差。
那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器,但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大,因此,可在无负载电阻情况下直接充电,如果出现过电压充电的情况,双电层电容器将会开路而不致损坏器件,这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。
同时,双电层电容器与可充电电池相比,可进行不限流充电,且充电次数可达10^6次以上,因此双电层电容不但具有电容的特性,同时也具有电池特性,是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
由于石油资源日趋短缺,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。
超级电容器简介
3．非常短的充电时间，在0.1-30s即可完成。
4．解决了贮能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾， 将它与蓄电池组合起来，就会成为一个兼有高比功率输出的贮 能系统。
5．贮能寿命极长，其贮存寿命几乎可以是无限的。
6．高可靠性。
四、超级电容器技术及电极材料的进展
电压、能量密度高
按照电解液分,分为水溶液电解液超级电容器和有机电解液超级电容器。
根据结构分为对称型电容器(SymmetricCapacitor)和混合型超级电容器(Hybrid Capacitor)。
三、超级电容器的性能特点——介于电池与物理电容器
之间
优点
1. 高功率密度，输出功率密度高达数KW/kg，一般蓄电池的 数十倍。
氧化还原赝电容即法拉第赝电容是指活性电极材料发生氧化还原反应表现出 来的电容特性,主要包括过渡金属氧化物和导电聚合物。
双电层电容器存储的电荷与它的电容和电压相关 Q=CV，电容和电压是独 立的，但取决于电极的表面积，双电层的厚度和电解液的介质常数。根据 双电层电容器所需设备的性能或是使用的电解液选择电极材料。活性炭是 双电层电容器传统的电极材料
双电层原理示意图
充电时,外电源使电容器正负极分别带正电和负电,而电解液中的正负离子分别移动到电 极表面附近,形成双电层,整个双电层电容器实际上是两个单双电层电容器的串联装置。
双电层电容器充电状态电位分布曲线
Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition
双电层电容器的储能机理本质上与静电容器一致,其依靠材料表面电子和溶液中等量 离子在电极材料/电解液界面的分离储存电量。通常电极材料采用高比表面积炭材料, 具有较高的比表面积(高达2000 m2 /g),远大于电解电容器电极的比表面积,
超级电容器原理及电特性
超级电容器原理及电特性超级电容器（Supercapacitor）是一种高能量密度和高功率密度的电子储存设备，也被称为超级电容器或电化学电容器。
它是一种介于传统电容器和化学电池之间的电子器件，具有高容量和高电流输出的特性，在能量存储和释放方面相比传统的电池具有很大的优势。
超级电容器的原理是基于电荷在电解质中的吸附原理，它由两个带有相互交替排列的互连电极和电解质组成。
电极通常由活性材料制成，如活性炭、过渡金属氧化物、活性金属等。
电容器的两个电极中，一个电极带正电，一个带负电，当电解质通过电极时，正极会吸引负电荷，而负极则会吸引正电荷，从而形成了一个电荷分离的状态，储存着电能。
超级电容器与传统电容器的最大区别在于其电解质的性质。
超级电容器使用的电解质是有机盐溶液或聚合物溶液，相比之下，传统电容器使用的是固体或液体介质。
由于电解质的存在，超级电容器具有较高的离子导电性，使其能够在短时间内获得较大的充电和放电电流，从而实现高功率输出。
超级电容器的电特性主要包括容量、电压和内电阻。
容量是用来衡量超级电容器储存电能的大小，单位通常是法拉（F）。
对比传统电容器，超级电容器的容量通常要大得多，可以达到几千法拉甚至更高。
电压是电容器的工作电压范围，超级电容器的电压一般在1.2-2.7伏之间。
内电阻是超级电容器放电时的阻抗，也称为超级电容器的等效串联电阻。
内电阻较低则能够提供更大的电流输出。
超级电容器具有很多优点。
首先，它具有很高的循环寿命和快速充放电特性。
传统电池在充放电过程中会有能量损失，导致其循环寿命较短，而超级电容器可以进行数万次的充放电循环而不损失能量。
其次，超级电容器具有很高的功率密度，能够在短时间内释放出大量电能，因此在需要高功率输出的场合具有很大的优势。
此外，超级电容器具有良好的可靠性和环保性，不含重金属等有害物质，对环境友好。
然而，超级电容器的能量密度还不如传统电池高。
虽然超级电容器的容量较大，但其能量存储量仍然不及化学电池，这限制了其在一些应用中的使用。
超级电容器基础知识
超级电容器分类（结构）
平板型
在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极， 另外也有另外也有Econd公司产品为典型代 表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容 器，可以达到300V以上的工作电压。
卷绕型
采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制 得到，这类电容器通常具有更大的电容量 和更高的功率密度。
流为100A，200F以下的为3A）和规定的频率（DC和大容量的100Hz或小容量 的KHz）下的等效串联电阻。通常交流ESR比直流ESR小，随温度上升而减小。
DC-ESR 在实际情况中，由于电容器存在一定的内阻，充放电转换的瞬间会有一个 电位的突变我们可以利用这一突变计算电极或者电容器的等效串联电阻。
锂离子超级电容器
Li4Ti5O12/AC 不对称电容器体系的概念首度由美国的 Telcordia公司提出。这一混合体系采用以活负极，电解液为商用的锂离子二 次电池电解液（锂盐），能量密度可达每公斤数十瓦（接近铅 酸蓄电池的能量密度水平）。其工作原理如图所示，充电过程 中，正极吸附电解液阴离子，负极则发生锂离子材料的嵌入反 应，放电时则相反。
t
U U0e RC
超级电容器的性能参数—漏电流
图中，EPR为等效并联电阻，代表超 级电容器的漏电流，影响长期储能性 能，EPR通常很大，可以达到几十kΩ， 所以漏电流很小。 2~4μA/F
漏电流和自放电在本质上无差别，机理也基本相同。究其根本在于电 极、电解液或其他与电芯有关的构成部分含有的微量杂质（未除干净的 H2O、气体，材料的纯度等）。
由于超级电容漏电流比较小，所以只要在充电时恒压保持足够长的 时间，那么能量就能储存很长时间，这一点是很有意义的。
当温度升高时，离子的热振动加强，漏电流也会加剧。
超级电容器的原理与应用
超级电容器的原理与应用超级电容器，又称为超级电容、超级电容放电器，是一种新型电化学器件，它具有比传统电容器更高的电容量和能量密度，以及更高的功率密度。
这种电化学器件在现代电子设备、交通工具、能源储存系统等领域有着重要的应用。
本文将从超级电容器的原理、结构、特点以及应用领域等方面进行介绍。
一、超级电容器的原理超级电容器的工作原理基于电荷的吸附和离子在电解质中的迁移。
其正极和负极均采用多孔的活性碳材料，两者之间的电解质是导电液体。
当加上电压时，正负极之间形成两层电荷分布，即电荷层，进而形成电场。
电荷的吸附和电子的迁移使得电容器储存电能。
二、超级电容器的结构超级电容器的主要结构包括两块活性碳电极、电解质和两块集流体。
活性碳电极是超级电容器的核心部件，通过高度多孔的结构使得电极表面积大大增加，从而增加电容器的电容量。
电解质则起着导电和电荷传递的作用，而集流体则是用于导电的金属片或碳素片。
三、超级电容器的特点1.高功率密度：超级电容器具有较高的功率密度，能够在短时间内释放大量电能。
2.长循环寿命：相比于锂离子电池等储能装置，超级电容器具有更长的循环寿命。
3.快速充放电：超级电容器具有快速的充放电速度，适用于需要频繁充放电的场景。
4.环保节能：超级电容器不含有有害物质，具有较高的能源利用效率。
四、超级电容器的应用1.汽车启动系统：超级电容器作为汽车启动系统的辅助储能装置，能够有效提高发动机启动速度，降低能源消耗。
2.再生制动系统：超级电容器在电动汽车的再生制动系统中起到储能和释放能量的作用，提高能源回收效率。
3.电网能量储存：超级电容器可用作电网能量的储存装置，用于平衡电力需求与供给之间的波动。
4.工业自动化设备：超级电容器在工业自动化领域中广泛应用，用于缓冲电源波动和提供紧急供电。
5.医疗设备：超级电容器可用于医疗设备的储能，确保设备持续稳定运行。
结语超级电容器以其高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点在各个领域发挥着重要作用，为现代社会的能源存储和利用提供了新的技术解决方案。
- 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、"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、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)。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
微网用储能超级电容器柜
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
2.5超级电容器应用
超级电容器产品虽然问世不久，但由于其具有特殊的优点，应用领 域非常广阔，涉及运输业、风能、太阳能、军事、工业等各个领域。
一：运输业： （1）纯电动汽车
1.3电容器分类
电解电容器
陶瓷电容器
电
普通电容器
薄膜电容器
容
云母电容器
器
微调电容器
超级电容器
碳碳双电层电容器 氧化物/碳混合电容器
赝电容器（法拉第准电 容器）
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
第二章：超级电容器介绍
超级电容器是在十九世纪60、70年代率先在美国出现，并于80年代实现市 场化的一种新兴的储能器件 ，具有超级储电能力。它兼具普通电容器的大电 流快速充放电特性与电池的储能特性，填补了普通电容器与电池之间比能量与 比功率的空白。超级电容器被称为是能量储存领域的一次革命，并将会在某些 领域取代传统蓄电池。
图示为上海世博会“零排放”公交车，是有上海奥威科技有限公司研制的去掉“辫子”的超级 电容器纯电动汽车，每隔2-3英里就会在指定的充电站---兼具公交车站的功能---进行充电，只 需几分钟，位于公交车座位下的超级电容器就充电完成了。超级电容器公交车也可以从刹车 系统中获取能量，这类公交车使用的电力比无轨电车少40%，能耗仅为燃油车的1/3。
模块研发技术
7'
7'
7'
7'
7'
我部有能力根据客户应用需求设计多规格组合模块。
Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd.
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
超级电容器与电池及电容器比较表：
序号
1 2
3
4 5 6 7 8 9 10
比较项目
循环寿命 容量
功率密度
能量密度 充放电速度 大电流特性
工作电压 工作温度 环境污染 安全性
普通电容器
超级电容器
电池
≥106
>105
C=Q/U=It/u
μF和pF级
1~5000F
P=u.I/mass
104~106 W/kg
碳碳双电层电容器
C = I × ∆t ∆V
E = 0.5CV 2
2.3 超级电容器特性-与电容器和电池比较：
功 率 密 度
能量密度
超级电容器的能量密度是传统电容器的几百倍，功率密度高出电池两个数量级，很 好地弥补了电池比功率低、大电流充放电性能差和传统电容器能量密度小的缺点。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
（3）车辆低温启动
超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的低温启动性能。在提高汽车在冷天的起动 性能（更高的起动转矩），超级电容器具有非常重要的意义。在-20℃时，由于蓄电池的性能大 大下降，很可能不能正常启动或需多次启动才能成功，而超级电容器可以在-40 ℃与蓄电池并联 时则仅需一次点火，其低温优点非常明显。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
（2）混合电动汽车
混合电动汽车采用多能源系统提供动力，以燃油发动机作为主要动力，以二次电源作为辅 助动力。混合电动汽车最大的优点就是在加速期间或爬坡时，要从由电池和超级电容组成的能 量储存系统吸取电力，当车辆的动力需求较低时，该能量储存系统被充电。这样不仅增加了能 量效率，而且车辆能够通过再生制动，在减速时能量重新回收，加速时付出，即省了油又减少 了污染。混合电动汽车能节油30％~50％，减少污染70％~90％。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
（5）航空航天
超级电容器为为飞机开启门提供爆发动力，使用寿命可达25年，140000飞行小时 ， 已经通P0140 。在地面上，正 常操作和紧急操作时，门必须被打开，在飞行时，门必须被关上并锁紧 ，滑道必须在紧急 情况被需要的时候膨胀。
2.1 超级电容器定义：
超级电容器，英文Ultracapacitor 或supercapacitor，就是超大容量的电容 器，其容量都是法拉级，一般情况下容量范围可达1F-5000F，有的甚至上万 及法拉，而普通电容器都是PF或µF级。
超级电容器又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor，简称为 EDLC)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC），黄金电容、法拉电 容。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
根据 C=εS/4πkd，只要极板面积足够大，极板间的距离d足够小，则容量C 则就可以达到足够大。超级电容器就是根据此原理，利用超大比表面积的活性炭或 氧化物材料做电极，加上很小的电极距离（只有几个埃)，因此超级电容器可以做到 几千法拉甚至上万法拉。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
4. 大电流放电能力超强，过程损失小；大电流是电池的几十倍。
5. 超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；而一般电池是-20 ℃～+60℃.
6. 无污染安全可靠，超级电容器是绿色能源（活性炭），不污染环境，是理想的绿色 环保电源
7. 全寿命免维护：超级电容器采用全密封结构，没有水分等液体挥发，在使用过程中 全寿命不需维护。
第三章：总结
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
第一章：电容器基本知识
1.1 电容器定义：
电容器是由两片接近并相互绝缘的导体制成的电极组成的储存电荷 和电能的器件，英文名称：capacitor。
电容定义：电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。电容器的电 容量可用每伏特储存的电荷量表示，用字母C表示，单位是法拉（F）。 备注：电池容量表示的是法拉第电荷储存的多少，单位是库伦(A.S)或 mAh。
Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
超级电容器特性：
超级电容器是一种无污染的新型储能装置，寿命超长（1-50万次）、 安全可靠、储能巨大，是一中理想的储能装置，具体特性如下：
超级电容器简介
超级电容器事业部 20111213
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
目录：
第一章：电容器
第二章：超级电容器
2.1 超级电容器定义 2.2 超级电容器储能原理 2.3 超级电容器特性 2.4 公司现有产品图 2.5 超级电容器应用
2.4 公司现有产品
单体有三个型号（310F-T10、350F-T11、350F-T13）已经实现产 业化生产，2010年已经给Maxwell批量稳定供货，如下图：
2.7V 310F
2.7V 350F
2.7V 350F
Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
8. 相对成本低。超级电容器价格比铅酸电池高一倍，但其寿命比电池高10倍。
Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd. Proprietary Confidential
超级电容器结构：
超级电容器结构和电池结构一样，主要由极化电极、电解质、隔 膜、端板、引线和封装材料等几部分组成。超级电容器的性能主要由电 极的制造技术、电解液的组成、隔膜质量和组装工艺等决定。其中电极 的制造技术包括电极材料和电极的制备，是超级电容器最关键的技术之 一。
102~104 W/kg
<104 Q=It Ah P=u.I/mass <500 W/kg
E=(CU2/2/3600/mass Wh/kg
≤0.2Wh/kg
0.2～20 Wh/kg
≤10秒
10秒～10分钟
上百A至千A
一般在20A至上千A
百V至千V 温度范围大
几V -40~+70度
无污染
绿色能源（活性炭）， 不污染环境。
电容的基本单位是法拉（F），其它单位还有：毫法（mF）、微法 （uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。
单位换算关系：