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​什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?-岩拓气凝胶

​什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?

超级电容器是一种电化学原理的电元件,并且它的储能方式是通过极化电解质来完成的。虽然称为电化学元件,但实际上它在工作和储能过程中是没有发生化学反应的。由于超级电容器不像传统电池使用时单方面的放能,相反的它不仅能放能,储能的过程也是可逆的。所以正常的超级电容器一般都会充放电非常久(甚至数十万次)。超级电容器的原理我们可以理解为它是由两个无反应活性的悬浮在电解质中的多孔电极板组成的,当电流到达多极板时,正极板吸引负离子,而负极板吸引正离子。最终在他们之间形成了一个容性的存储层,从而达到储存电量的目的。下面贤集网小编来详细为大家介绍什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?超级电容器的分类、特点、主要参数、主要功能、应用、使用注意事项。一起来看看吧!

​什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?

超级电容器的分类

一、按原理

按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器:

1、双电层型超级电容器

(1)活性碳电极材料,采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。

(2)碳纤维电极材料,采用活性炭纤维成形材料,如布、毡等经过增强,喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。

(3)碳气凝胶电极材料,采用前驱材料制备凝胶,经过炭化活化得到电极材料。

(4)碳纳米管电极材料,碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性,采用高比表面积的碳纳米管材料,可以制得非常优良的超级电容器电极。

以上电极材料可以制成:

(1)平板型超级电容器,在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极,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。

(2)绕卷型溶剂电容器,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。

2、赝电容型超级电容器

包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料,金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料,活性炭作为负极材料制备的超级电容器,导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极,以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度,除NiOx型外,其它类型多处于研究阶段,还没有实现产业化生产。

二、按电解质类型

可以分为水性电解质和有机电解质类型:

1、水性电解质

(1)酸性电解质,多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。

(2)碱性电解质,通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质,水作为溶剂。

(3)中性电解质,通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质,水作为溶剂,多用于氧化锰电极材料的电解液。

2、有机电解质

通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质,有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂,电解质在溶剂中接近饱和溶解度。

三、其他

1、液体电解质超级电容器,多数超级电容器电解质均为液态。

2、固体电解质超级电容器,随着锂离子电池固态电解液的发展,应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。

超级电容器的特点

1、功率密度高。可达102~104 W/kg,远高于蓄电池的功率密度水平。

2、循环寿命长。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,超级电容器的特性变化很小,容量和内阻仅降低10%~20%。

3、工作温限宽。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大,因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃~+80℃。

4、免维护。超级电容器充放电效率高,对过充电和过放电有一定的承受能力,可稳定地反复充放电,在理论上是不需要进行维护的。

5、绿色环保。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质,且自身寿命较长,因而是一种新型的绿色环保电源。

超级电容器的主要参数

1、寿命:超级电容器的内阻增加,则容量降低j在规定的参数范围内,它的有效使用时间是可以延长的,一般跟它的特点第4条所规定的有关。影响寿命的是活性干涸、内阻加大,存储电能能力下降至63.2%称为寿命终结。

2、电压:超级电容器有一个推荐电压和一个最佳工作电压 如果使用电压高于推荐电压,将缩短电容器的寿命,但是电容器能连续长期工作在过高压状态下,电容器内部的活性炭将分解形成气体,有利存储电能,但不能超过推荐电压的1.3倍,否则将会因电压超高而损坏超级电容器。

3、温度:超级电容器的正常操作温度是-40~70℃。温度与电压是影响超级电容器寿命的重要因素。温度每升高5℃,电容器的寿命将下降10%。在低温下,提高电容器的工作电压,电容器的内阻不会上升,可提高电容器的使用效率。

4、放电:在脉冲充电技术里,电容内阻是重要因素;在小电流放电中,容量又是重要因素。

5、充电:电容充电有多种方式,如恒流充电、恒压充电、脉冲充电等。在充电过程中,在电容回路串接一只电阻,将降低充电电流,提高电池的使用寿命。

超级电容器的主要功能

具体功能如下:

1、旁路。超级电容器中的旁路电容可以定期储存电能,但其它元器件在运行中需要能量时,则能及时释放出电荷维持使用。旁路电容器的最大功能表现于稳压器电荷输出的均衡,避免了电荷传输混乱而引起电路故障,装置充电、放电的灵活性较强,如图2:

​什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?

超级电容器的应用

超级电容器可与安装在狭小空间内的能量收集解决方案结合使用。当它们用作峰值输出的辅助电源时,您可以减小电源的尺寸并提高整体性能。以下是超级电容器的一些可能应用:

1、电源故障时存储和备份存储器数据:超级电容器可以集成到消费电子产品,IT设备和通信系统中,以保护存储器内容。相关应用程序是内部备用电源。超级电容器可以作为电池更换或短期备用电源。

2、电动车辆:电动车辆受到诸如低功率密度,有限的充电/放电循环,高温依赖性和延长充电时间的限制的影响。超级电容器克服了这些限制,尽管它们具有较低的能量密度和较高的成本。存储设备的组合可能是首选解决方案。与超级电容器组等高功率设备可以满足与陡峭上升加速或努力相关的峰值负载要求。此外,超级电容器可用于再生制动系统ICfans。

3、可再生能源的应用:在太阳能光伏应用中,有必要每3到7年更换一次电池,因为它们容易磨损。超级电容器的使用可以消除频繁维护和更换的需要。此外,能源效率是以可再生方式生产能源的关键方面,超级电容器表现出比电池更高的充电效率。

​什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?

上述是贤集网小编为大家讲解的什么是超级电容器?超级电容器和电池有什么区别?超级电容器的分类、特点、主要参数、主要功能、应用、使用注意事项。希望这些知识能够帮助到大家!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。因此,超级电容器在未来储能器件领域占有绝对的优势,在诸多领域具有广泛的应用前景,目前石墨烯基超级电容器研究成为储能领域的一大热点。

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