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上传人:drp539606 2019/1/23 文件大小:34 KB

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文档介绍:doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。超级电容器简介摘要超级电容器是一种性能介于传统介质电容和二次电池之间的新型储能器件,它具有功率密度高、循环性寿命长、充放电速度快、无污染等优点,在航空航天、电子通讯、电动汽车、国防军事等领域具有广泛的用途。本文主要介绍超级电容器中的双电层电容器以及炭材料和电解质对其性能的影响。,随着社会经济的不断发展,生活水平的不断提高,人们对于能源消费的需求也日益增长,由此对于绿色能源和生态环境的关注度也不断增加。随着计算机、通讯、电子器件的日益普及,对于高性能储能器件的要求越来越迫切。高性能储能器件需同时具有高的能量密度(Wh/Kg)、高的功率密度(W/Kg)、寿命长、成本低等特征,在此背景下,一种新型的储能元件——超级电容器得到了快速的发展。超级电容器(Supercapacitors)也叫电化学电容器(Electrochemical,Capacitors)是一种能量密度介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件。超级电容器的电容量可达到法拉级甚至数万法拉,能量密度是传统电容器的20-200倍,与二次电池相比,其功率密度可高出10倍以上。它的功率密度一般大于1000W/kg,大于二次电池。其充放电效率高、循环寿命长,而且可以在-25℃~90℃的温度范围内使用。由于其具有高能量密度、高功率密度、循环寿命长、污染小等优点,很好地弥补了二次电池功率密度低、大电流充放电性能差和传统电容器储能密度小的缺点,在通讯、电子、航空航天和国防等领域得到了广泛的应用。例如超级电容器在电动汽车上就有着重要的应用,车用超级电容器可以满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率输出需求,以保护主蓄电池系统。当与动力电池配合使用,超级电容器可充当峰值功率单元,降低大电流充放电对动力电池的伤害,延长电池的使用寿命,同时它能较好地通过再生制动系统将瞬间能量回收,提高能量利用率。美国、日本、欧盟和俄罗斯等国都先后投入大量人力、物力多超级电容器进行研究开发。例如,美国能源部对超级电容器的研究开发已制定了相应的计划,2003年以后目标为功率密度达到1500W/kg,能量密度达到15Wh/kg。目前,世界上的许多国家已经研发出以超级电容器为辅助动力或全动力的电动汽车,我国已开发出以超级电容器为动力的全电容公交车,超级电容器与动力电池并联作为动力电源的电动汽车在迅速发展。。作为能量储存器件,其储存电能的大小主要取决于工作电压和电容的大小,充电时产生的电容包括:在电极/溶液界面通过电子、离子或偶极子定向排列产生的双电层电容;在电极表面或体相中的两维空间或准两维空间,电极活性物质进行欠电位沉积、发生高度可逆的吸附/脱附或氧化还原反应,产生和电极电位有关的法拉第准电容。双电层电容器是根据界面双电层原理制成的,界面双电层理论是研究固体与液体、固体与固体界面性质的一种理论,早在十九世纪末期德国物理学家亥姆霍兹(Helmholtz)就已经提出了这种理论。亥姆霍兹发现,插入电解液的金属,由于库仑力、分子间作用力(范德华力)或原子间作用力(共价力)的作用,使金属表面出现稳定的、符号相反的两层电荷,此电荷层称为双电层。实际上,双电层的结构并不像亥