maxell的超级电容 原理

超级电容器原理

世纪中期有一种新型储能器件发展起来它叫超级电容,20世纪末走向市场。在日本NEC

将它推向商业市场后,然后对它产生了极大的兴趣并且引发研究开发的热潮。随着技术的不断更新它的应用范围也逐渐扩大。

超级电容器电池又叫双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一种新型储能装

置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,用途非常广泛。

下面我们来了解一下超级电容器结构以及超级电容器工作原理。

超级电容器中都包含着一个正极以及负极以及正负极之间的隔膜,其中隔膜和正负极的孔隙由电解液来填补.

级电容器的工作原理是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器

件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,

使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的

2个非活性多孔板,电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离

子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。

传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离,两块极板之间为真空(相对介电常数为1)或一层介电物质(相对介电常数为ε)所隔离,电容值为:C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中A为极板面积,d为介质厚度。所储存的能量为: E = C (ΔV)2/2,其中C为电容值,ΔV为极板间的电压降.可见,若想获得较大的电容量,储存更多的能量,必须增大面积A或减少介质厚度d,但这个伸缩空间有限,导致它的储电量和储能量较小。

超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层,相当于2个电容器串联,由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积A),而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d),根据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上, 从而使单位重量的电容量可达100F/g,并且电容的内阻还能保持在很低的水平。

另外,根据储能机理的不同,超级电容 器可以分为双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器是利用 电极和电解质之间形成的界面双 电层电容来存储能量,其电极通 常采用具有高比表面积的多孔炭 材料;而赝电容,是指在电极表 面或体相中的二维或准二维空间 上,电活性物质进行欠电位沉积, 使其发生快速、可逆的化学吸附 /脱氧吸附/还原反应,从而产生 比双电层电容更高的比电容。

Maxwell的超级电容器

Maxwell科技是集超级电容器开发、制造和销售于一体的全球领导者,目前已有数千万产品在世界各地全天候可靠运行。超级电容器属于储能和输电装置,有助于设计工程师创造出可提升能效的系统。Maxwell超级电容器因其一流的电源性能、卓越的可靠性、出众的充/放电周期和超长的使用寿命而闻名。

Maxwell超级电容器之所以拥有业界领先的成本优势、无以伦比的超长使用寿命以及高性能,核心在于我们专利的储能电极技术。这种技术将材料科学与电极配方相结合,加上精简的工业化生产工艺,使得Maxwell超级电容器电极能够在储能领域独树一帜。通过采用这种独到的环保型无溶剂工艺,可以将高纯度活性炭定制配方加工成碳膜基片,成为超大电容的双层电极材料。加上高可靠性的密闭封装和高性能的电解液,生产出更为耐用且免维护的超级电容器。Maxwell超级电容器可以提供多种尺寸规格和额定容量的产品,满足从小型商用设备到诸如混合动力客车、风机等重工业应用的各类应用需求。
http://www.maxwellchina.cn/Maxwell.aspx

DuraBlueTM 是Maxwell超级电容器的最前沿的创新技术。它把Maxwell专利干电极技术、制造工艺和牢固可靠的独有单体结构完美结合在一起,生产出的单体能够达到甚至超过交通运输市场最严苛的抗冲击及振动要求,能让任何需要在严酷环境中使用超级电容器的应用高枕无忧。

所有Maxwell超级电容器均采用干电极专利技术制造,与竞争对手的单体使用的湿电极技术相比具有诸多优势。关键优势之一在于坚固耐用的电极,其具备在高冲击高振动环境中寿命长、耐受力好的优点。干电极技术与全新的单体结构的结合运用,赋予DuraBlue TM超级电容器单体世界领先的抗冲击和抗振动性能。

为什么锂电池需要干电极?

锂电池正负极(氧化物/石墨)比表面小,且嵌锂导致膨胀系数大,粉体脱落(破坏SEI膜)对性能影响较大,对粘结度要求高。超级电容干电极工艺切换到锂电池极片生产工艺,理论上,是可行的,但实践上要克服的困难非常大。 如特斯拉干法电极真的成功,在材料环节,将减少极片溶剂NMP的使用,提高碳纳米管的渗透率,对电解液添加剂要求更高,并大幅降低预锂化的难度,加快硅碳负极的导入。

为什么特斯拉需要锂电池+超级电容?

现有新能源动力电池具有局限性,在车辆经历反复性启停、加速等高倍率放电,会影响锂电池的循环效率。而用超级电容与电池并联的方式,可以提高循环效率,有利于提高新能源汽车在低温启动的能力,超级电容可作为启停、能量回收、加速和充电的倍率电源,但由于能量密度过低,不适合作为主电源 。

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