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什么是超級電容器

更新時間:2017/7/12 17:51:52    閱讀:3718    分享此文章:
超級電容器,是近年來隨著材料科學和電子產品的發展而出現的一種介于傳統電容器與電池之間的新型功率儲能元件。具有高達數千法拉的電容量,瞬間放電電流可達數千安培。

超級電容器的結構如圖所示。

 

雙電層介質在電容器的二個電極上施加電壓時,在靠近電極的電介質界面上產生與電極所攜帶的電荷極性相反的電荷并被束縛在介質界面上,形成事實上的電容器的二個電極。如圖3所示,很明顯,二個電極的距離非常小,只有幾nm.同時活性炭多孔化電極可以獲得極大的電極表面積,可以達到200 m2/g。因而這種結構的超級電容器具有極大的電容量并可以存儲很大的靜電能量。就儲能而言,超級電容器的這一特性介于傳統電容器與電池之間。當二個電極板間電勢低于電解液的氧化還原電極電位時,電解液界面上的電荷不會脫離電解液,超級電容器處在正常工作狀態(通常在3 V以下),如果電容器二端電壓超過電解液的氧化還原電極電位,那么,電解液將分解,處于非正常狀態。隨著超級電容器的放電,正、負極板上的電荷被外電路泄放,電解液界面上的電荷響應減少。由此可以看出超級電容器的充放電過程始終是物理過程,沒有化學反應,因此性能是穩定的,與利用化學反應的蓄電池不同。

超級電容器的主要特點

盡管超級電容器的能量密度是蓄電池的5%或更少,但是這種能量儲存方式可以應用在傳統蓄電池不足之處與短時高峰值電流中。與電池相比,這種超級電容器具有以下幾點優勢:

一:電容量大,超級電容器采用活性炭粉與活性炭纖維作為可極化電極,與電解液接觸的面積大大增加,根據電容量的計算公式,二個極板的表面積越大,電容量就越大,因此,一般雙電層電容器容量易于超過1 F,它的出現使普通電容器的容量范圍驟然躍升了3~4個數量級,目前單體超級電容器的最大電容量可達5000 F;

二:充放電壽命很長,可達500000次或90000小時,而蓄電池的充放電壽命很難超過l000次;

三:可以提供很高的放電電流,如2700 F的超級電容器額定放電電流不低于950 A,放電峰值電流可達1680 A,一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流,一些高放電電流的蓄電池,在如此高的放電電流下,使用壽命大大縮短;

四:充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上,而蓄電池在如此短的時間內充滿電將是極危險或幾乎不可能的;

五:可以在很寬的溫度范圍內正常工作(-40℃~+70℃),而蓄電池很難在高溫特別是在低溫環境下工作;

六:產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環保電源。

七:超級電容器可以任意并聯使用來增加電容量,若采取均壓措施后,還可以串聯使用。

八:充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數高,長期使用免維護。剩余電量可直接讀出。

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