电化学电容器的特点及应用

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1、第11期电子元件与材料Vol.22No.112003年11月ELECTRONICCOMPONENTS&MATERIALSNov.2003阻容元件电化学电容器的特点及应用张治安，邓梅根，胡永达，杨邦朝（电子科技大学微电子与固体电子学院，四川成都610054）摘要:电化学电容器是一种介于电池和传统电容器的新型储能元件，具有比传统电容器更大的电容量，比电池更高的功率密度，更长的循环寿命，无需维护，引起了世界各国的广泛关注。综述了电化学电容器的原理、分类、特点以及国内外的发展状况。系统地介绍了电化学电容器的目前正在实用的领域以

2、及正在开发新的使用领域。关键词:电化学电容器；超大容量电容器；超电容器；双电层电容器；赝电容；炭材料；应用中图分类号:TM53文献标识码:A文章编号:1001-2028（2003）11-0001-05CharacteristicsandApplicationsofElectrochemicalCapacitorsZHANGZhi-an,DENGMei-gen,HUYong-da，YANGBang-chao(CollegeofMicroelectronicsandSolidStateElectronics,Univers

3、ityofElectronicScienceandTechnology,Chengdu610054,China)Abstract:Oftheelectrochemicalcapacitors,thecapacityismuchhigherthanthatoftheconventionalcapacitors,thepowerdensityhigherthanthatofbatteries,andthecycliclifelongerandneednomaintenance.Theprinciple,classifica

4、tion,characteristics,propertiesandstateofartsofelectrochemicalcapacitorsarediscussed.Threetypesofmaterialsarepresentedforelectrochemicalcapacitorsofcarbon-based,metaloxide-basedandconductivepolymer-based.Thepresentandpotentialapplicationfieldsarealsoreviewed.Key

5、words:electrochemicalcapacitors;ultracapacitors;supercapacitors;electricdoublelayercapacitors;pesudocapacitance;carbonmaterial;application随着科学技术的发展，人类生活环境的提高，对将它分为双电层电容器（Electricdoublelayer[2]能源的要求也越来越多样化，也要求储能设备具有更capacitor）和赝电容器（Pesudocapacitor）。高的能量密度和功率密度，来替

6、代或者辅助当前使用1.1双电层电容器的原理的电池。对电动汽车发展的要求更促使了对新型储能双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之[1]设备的研制。间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元电化学电容器（ElectrochemicalCapacitor，EC）件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力有着法拉级的超大电容量，比传统的静电电容器的能或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号量密度高上百倍，它的功率密度较电池高近十倍，充相反的两层电荷，称为界面双电层。放电效率高，不需要维护和保养，寿命长达十年以上

7、，双电层电容器电极通常由具有高比表面积的多是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储孔炭材料组成。炭材料具有优良的导热和导电性能，能元件。电化学电容器现在有不同的称呼，有超电容其密度低，抗化学腐蚀性能好，热膨胀系数小，可以器（Supercapacitor），超大容量电容器（Ultracapacitor），通过不同方法制得粉末、颗粒、块状、纤维、布、毡双电层电容器（Electricdoublelayercapacitor，EDLC），等多种形态。目前双电层电容器的炭材料有：活性炭以及金电容（Goldcapacitor

8、）等。粉末、活性炭纤维、炭黑、碳气凝胶、碳纳米管（CNT）、[3]玻璃碳、网络结构炭以及某些有机物的炭化产物。1电化学电容器的原理和特点对炭材料的研究主要集中在活性炭，碳纳米管和碳气根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以凝胶上。活性炭材料主要是提高其有效比表面积和可收稿日期：2003-05-21修回日期：2003-06-06作