超級電容器(1)

1、雙電層原理示意圖雙電層原理示意圖雙電層電極、溶液界面結構示意圖雙電層電極、溶液界面結構示意圖Struture diagram of the interface between electrode and electrolyte雙電層電容器充電狀態(tài)電位分布曲線雙電層電容器充電狀態(tài)電位分布曲線Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition雙電層電容器放電狀態(tài)電位分布曲線雙電層電容器放電狀態(tài)電位分布曲線Prifile of the potential acr

2、oss an electrochemical double-layer capacitor in the discharged condition此時系統(tǒng)的充放電過程是動力學高度可逆的此時系統(tǒng)的充放電過程是動力學高度可逆的,與原電池與原電池及蓄電池不同及蓄電池不同,但與靜電電容類似。這種電化學能量儲但與靜電電容類似。這種電化學能量儲存系統(tǒng)首先由存系統(tǒng)首先由Conway等與等與CraiyofContinental集團合作集團合作,于于1975年開始并致力于這方面的研究工作年開始并致力于這方面的研究工作,研制出采用研制出采用這種充放電原理的名為超電容的電容器。這種充放電行這種充放電原理的名為超電容

3、的電容器。這種充放電行為為,Ru的氧化物的氧化物(RuO2)表現(xiàn)最顯著表現(xiàn)最顯著,但其最早的表現(xiàn)形式但其最早的表現(xiàn)形式是是H在在Pt或或Pb在在Au上進行欠電位沉積上進行欠電位沉積,產(chǎn)生高度可逆的產(chǎn)生高度可逆的化學吸附、脫附。為與雙電層電容及電極與電解液界面化學吸附、脫附。為與雙電層電容及電極與電解液界面形成的真正的靜電電容相區(qū)別形成的真正的靜電電容相區(qū)別,稱這樣得到的電容為法稱這樣得到的電容為法拉第準拉第準(贗贗)電容。電容。 各指各指標間標間相互相互矛盾矛盾v 濃度越高，靜態(tài)電位越高，越易析濃度越高，靜態(tài)電位越高，越易析氧，電極越不穩(wěn)定。氧，電極越不穩(wěn)定。 高溫處理高溫處理的影響的影響 充

4、充 放放 電電 流流 密密 度度（ m mA A/ /g g） 5 50 0 1 10 00 00 0 2 20 00 00 0 5 50 00 00 0 8 80 00 00 0 成成 型型 密密 度度（ g g/ /c cm m3 3） 防防 化化 院院 2 27 72 2 2 22 20 0 1 19 98 8 1 16 62 2 1 13 33 3 0 0. .7 72 2 巨巨 容容 用用 炭炭 1 19 90 0 1 14 49 9 1 12 29 9 8 83 3 未未 測測 0 0. .7 76 6 奧奧 威威 用用 炭炭 1 12 27 7 1 10 04 4 8 87 7

5、6 69 9 6 64 4 0 0. .6 65 5 質質量量比比容容量量（ F F/ /g g） 金金 正正 平平 炭炭 8 87 7 6 65 5 5 53 3 4 42 2 未未 測測 0 0. .6 68 8 編編 號號 比比 容容 量量 （ F F/ /g g） 內內 阻阻 （ m m ） 生生 產(chǎn)產(chǎn) 廠廠 家家 A AC CC C- -5 50 07 7- -2 25 5 3 30 0 2 2. .4 48 8 松松 下下 電電 器器 產(chǎn)產(chǎn) 業(yè)業(yè) 中中 央央 研研 究究 所所 A AC CC C- -5 50 09 92 2- -2 25 5 2 25 5 3 3. .4 40 0

6、 松松 下下 電電 器器 產(chǎn)產(chǎn) 業(yè)業(yè) 中中 央央 研研 究究 所所 電電 容容 炭炭 2 24 4 2 2. .7 71 1 三三 菱菱 化化 學學 A AC C- -7 70 01 1 3 35 5 2 2. .5 53 3 防防 化化 研研 究究 院院 第第 一一 研研 究究 所所 v 性能要求：性能要求：v EPCOS AG（德國）（德國） 電容器模塊電容器模塊 Ness cap（韓國）（韓國） Ness cap（韓國）（韓國） Maxwell（美國）（美國） Maxwell（美國）（美國）2700F450F ESMA（俄羅斯）（俄羅斯） ESMA（俄羅斯）（俄羅斯）電容器單體電容器單體

7、電容器模塊電容器模塊 Nippon chemi-Con （日本）（日本） Elna （美國）（美國） Elna （美國）（美國）鼓型、扭扣型、圓柱型鼓型、扭扣型、圓柱型 Cooper Industries （美國）（美國） Cooper Industries （美國）（美國） Matsushita （日本）（日本） Matsushita （日本）（日本） NEC-Tokin（日本）（日本） NEC-Tokin（日本）（日本） Cap-XX（澳大利亞）（澳大利亞） Cap-XX（澳大利亞）（澳大利亞） Cap-XX（澳大利亞）（澳大利亞）小型超級電容器小型超級電容器 各種微處理機各種微處理機 玩

8、具車玩具車 閃光燈閃光燈 電動手工具電動手工具大型超級電容器大型超級電容器 各種交通工具各種交通工具 電網(wǎng)電網(wǎng)UPSUPS 醫(yī)院手術室醫(yī)院手術室 核反應堆控制核反應堆控制 防護設備防護設備 航空通訊設備航空通訊設備 無線電通訊系統(tǒng)無線電通訊系統(tǒng) 電力高壓開關的分合閘操作電力高壓開關的分合閘操作 電阻焊機及科研測試設備等電阻焊機及科研測試設備等Supercapacitor 100 kW UPS by Sizuki Electric上海電容公交車上海電容公交車如果是如果是內燃機內燃機可減小其設計功率，可減小其設計功率，減輕重量，節(jié)省油料，降低污染；減輕重量，節(jié)省油料，降低污染；如是如是燃料電池燃料

9、電池可減小，可減小， 簡化設簡化設計計如是如是各種蓄電池各種蓄電池可延長電池壽可延長電池壽命，節(jié)省電能。命，節(jié)省電能。 HONDA燃料電池燃料電池/超級電容器小轎車超級電容器小轎車1 回收能量回收能量2 輔助啟動輔助啟動3 穩(wěn)定電源穩(wěn)定電源日產(chǎn)汽車公司日產(chǎn)汽車公司2002年推出的年推出的超級電容器混合電動卡車超級電容器混合電動卡車u 超級電容器的應用：超級電容器的應用：超級電容器超級電容器 電池電池+ +超級電容器：超級電容器：可提供可提供高的電能量和電功率高的電能量和電功率，滿足電動汽車，滿足電動汽車啟動、加速、爬坡、制動之大功率需求。啟動、加速、爬坡、制動之大功率需求。u 未來重要應用領域

10、：未來重要應用領域： 電動汽車電動汽車領域領域 航天領域航天領域 能量存儲領域能量存儲領域小型超級電容器小型超級電容器用途：用途：小電流長時間放電小電流長時間放電領域：領域：可用在小功率電子及電動玩具產(chǎn)品中做備用電源，或在帶時鐘的應可用在小功率電子及電動玩具產(chǎn)品中做備用電源，或在帶時鐘的應 用上進行數(shù)據(jù)存儲，如錄音機、用上進行數(shù)據(jù)存儲，如錄音機、MP3MP3、家用電器等。、家用電器等。超級電容器超級電容器 中型超級電容器中型超級電容器用途：用途：多用于大電流的短時放電多用于大電流的短時放電領域：領域：在有記憶儲存功能的電子產(chǎn)品中做后備電源，注重數(shù)據(jù)保護和備份，在有記憶儲存功能的電子產(chǎn)品中做后備

11、電源，注重數(shù)據(jù)保護和備份， 適用于帶適用于帶CPUCPU的智能家電、工控、儀器儀表和通訊領域中。的智能家電、工控、儀器儀表和通訊領域中。超級電容器超級電容器大型超級電容器組大型超級電容器組超級電容器超級電容器用途：用途：儲能使用儲能使用領域：領域：電動汽車和混合電動汽車做動力源電動汽車和混合電動汽車做動力源 太陽能儲能方面太陽能儲能方面 軍事領域軍事領域 美國宇航局美國宇航局(NASA)(NASA)發(fā)明的一種便攜式電化學電容器，發(fā)明的一種便攜式電化學電容器，可供應可供應大電流脈沖大電流脈沖( (瞬間電流瞬間電流600-800A)600-800A)，其特點為，其特點為高效、長壽命、高效、長壽命、

12、全固態(tài)離子體材料全固態(tài)離子體材料，無酸堿介質。無酸堿介質。v 有機電解液雙電層電容器有機電解液雙電層電容器 研制高比容量炭電極材料；研制高比容量炭電極材料； 研制電壓窗口寬的電解液體系；研制電壓窗口寬的電解液體系； 縮體減重的電容器制備工藝?？s體減重的電容器制備工藝。比能量：比能量：75 wh/kg （電極材料）（電極材料）最大比功率最大比功率：5 Kw/kg工作電壓：工作電壓：3.8V “Nanogate Capacitor”2004 Skeleton Nanolaboratory ，2.7 V v 發(fā)展發(fā)展高高比表面的納米金屬氧化物（或氮比表面的納米金屬氧化物（或氮化物）化物）準電容儲能的準電