双电层型超级电容器的工作原理电介质.ppt

《双电层型超级电容器的工作原理电介质.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、储能器件超级电容器简介储能器件比能量Wh/kg比功率W/kg物理电容器<0.05104~107超级电容器0.2~20.0102~104充电电池20~200<500功率型的储能器件在能量密度和功率密度上很好地填补了充电电池和物理电容器的空缺什么是超级电容器？超级电容器是一种新型储能器件，其性能介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的高储能特性，具有重复使用寿命长，温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器与电池性能对比性能充电电池超级电容器放电时间0.3~3hours0.3~30seconds充电时间1~5hours0.3~30seconds充放电效率0.7

2、~0.850.85~0.98循环寿命500~2000>100,000可用温度范围-20～60℃-40℃～70℃功率成本/kW$75~150$25~50维护需要不需要超级电容器的性能特点充放电效率、可充性、温度范围、环保性、循环性、安全性、功率成本、功率密度、循环稳定性超级电容器的结构集电极隔膜电极材料有机玻璃夹板电解液超级电容器用电解液水系：硫酸，氢氧化钾，硫酸钠等，其特点为电压低，导电性好，极性溶剂有机系：常见为锂盐LiClO4或季胺盐TEABF4作为电解质，聚碳酸酯PC或乙腈ACN为有机溶剂，其特点为电压较高，导电性中等，非极性溶剂离子液体：咪唑类，吡咯烷类等离子液体，其特点为电压高，但

3、导电性差过渡金属氧化物（RuO2、MnO2、NiO等）氧化钌电化学性能优越，但价格昂贵；其它氧化物存在导电性较差、结构不稳定。导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物等）电化学活性高，循环稳定性能差。双电层电容超级电容器的电极材料活性炭碳气凝胶碳纤维碳纳米管石墨烯比表面积大、孔径可调、导电性好，但是比电容偏低赝电容超级电容器的分类双电层型依靠电解液/电极界面的双电层储存电荷电化学电容型基于电极材料与电解液之间的快速氧化还原反应根据工作原理超级电容器Potential(V)Currentdensity(A/g)混杂型兼具双电层电容和赝电容双电层型超级电容器的工作原理电介质-++--++++

4、+----dC物理电容器电解液+-++--+++++-----------++++++-----+++++++--ddC1C2双电层型超级电容器d≈1nm利用电解液离子与电极表面静电吸引储能当金属插入电解液中时,金属表面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分布的带异种电荷的离子,使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离处排成一排,形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。该界面由两个电荷层组成,一层在电极上,一层在溶液中,因此称作双电层。由于界面上存在一个位垒,因而两层电荷都不能越过边界而中和,按照电容器原理而形成一平板电容器[对于电化学电容器,其存储电荷的过程不仅包

5、括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应导致的电荷在电极中的储存[6]。与双电层超级电容器的静电容量相比,相同表面积下的电化学电容器的容量要大10～100倍[赝电容型超级电容器的工作原理利用电极材料与电解液之间的氧化还原反应产生法拉第电荷储存电量。由于这种氧化还原反应是变电位反应，不存在电压平台，具有电容特征，故称为赝电容反应，与恒电位的电池型氧化还原反应相区别。根据反应发生的位置，赝电容反应可分为：表面氧化还原反应，和体相氧化还原反应。商用超级电容器超级电容器的应用应用领域电动汽车的动力电源能量储放快，可回收刹车时得到的能量，使之再次用于车辆的加速启动和支持加

6、速过程中。太阳能、风能发电系统蓄电装置军事航天领域可单独或与蓄电池一起构成电源系统，作为起动电源也可作为小型负载的驱动电源，用于坦克、飞机、火箭等作为起动电源；在人造卫星、宇宙飞船空间站电动车方面也有越来越多的应用小型电器和消费类电子产品工业领域的后备电源作为应急保障系统的后备电源作为电站直流操作电源、高压环网功率补偿电源超级电容器的应用