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      6. 超級電容器詳解,超級電容器工作原理介紹
        • 發(fā)布時(shí)間:2024-06-15 19:26:12
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        超級電容器詳解,超級電容器工作原理介紹
        超級電容器介紹
        雙電層電容器(英語(yǔ):Electrostatic double-layer capacitor)也稱(chēng)為電雙層電容器,或超級電容器;一種相對傳統電容器而言具有更高容量的一種電容器。是介于電容器和電池之間的儲能器件,它既具有電容器可以快速充放電的特點(diǎn),又具有電池的儲能特性。通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲存能量,它與普通電容的最大區別是它是一種電化學(xué)的物理部件,但本身并不進(jìn)行化學(xué)反應,超級電容的儲電量特別大,達到法拉級的電容量。
        雙電層電容器是擁有高能量密度的電化學(xué)電容器,比傳統的電解電容容量高上數百倍至千倍不等,其容量和性能介于電解電容和蓄電池之間。超級電容的吞吐速度可比電池快得多,充放電周期也遠多于蓄電池。
        由于具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(cháng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn),是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種,已經(jīng)被廣泛應用。
        超級電容器在結構上與電解電容器非常相似,兩者的主要區別在于制造電極的材料。早期的超級電容器的電極采用碳,碳電極材料的表面積很大,電容的大小取決于表面積和電極的距離,這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離,使超級電容器的容值可以非常大,大多數超級電容器可以做到法拉級,一般容值范圍為1~5000F。
        超級電容器
        超級電容器原理分析
        超級電容器的典型結構:(1)電源;(2)收集器;(3)極化電極;(4)亥姆霍茲雙電層; (5)具有正負離子的電解質(zhì);(6)分離器。
        超級電容器
        超級電容器由兩個(gè)被離子滲透膜隔開(kāi)的電極和連接兩個(gè)電極的電解質(zhì)組成。電極被外加電壓極化時(shí),電解質(zhì)中的粒子便形成與電極極性相反的雙電層。例如,正極化的電極會(huì )在電極-電解質(zhì)界面上激發(fā)出一層負離子,同時(shí),會(huì )有用以平衡的正離子層吸附在負離子層上。負極化電極的情況則相反。
        此外,一些離子可以根據電極材料和表面形狀滲透進(jìn)雙層,成為特定的吸附離子,形成贗電容器,可視作總電容的一部分。
        電極中負離子和液態(tài)電解質(zhì)中溶解的正離子形成的雙電層,被一層極化的溶劑分子隔開(kāi)。
        超級電容器
        基本原理為:當向電極充電時(shí),處于理想極化電極狀態(tài)的電極表面電荷將吸引周?chē)娊赓|(zhì)溶液中的異性離子,使這些離子附于電極表面上形成雙電荷層,構成雙電層電容。由于兩電荷層的距離非常?。ㄒ话?.5nm以下),再加之采用特殊電極結構,使電極表面積成萬(wàn)倍的增加,從而產(chǎn)生極大的電容量。
        超級電容器優(yōu)點(diǎn)、用途
        雙電層電容相比采用電化學(xué)原理的電池,其充放電過(guò)程完全沒(méi)有涉及到物質(zhì)的變化,所以其具有充電時(shí)間短、使用壽命長(cháng)、溫度特性好、節約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。
        雙電層電容其雙電層的間距極小,致使耐壓能力很弱,一般不會(huì )超過(guò)20V,所以其通常用作低電壓直流或者是低頻場(chǎng)合下的儲能原件。
        雙電層電容用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源,可提供超大電流的電力;用作車(chē)輛啟動(dòng)電源,啟動(dòng)效率和可靠性都比傳統的蓄電池高,可以全部或部分替代傳統的蓄電池;用作車(chē)輛的牽引能源可以生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)、替代傳統的內燃機、改造現有的無(wú)軌電車(chē);用在軍事上可保證坦克車(chē)、裝甲車(chē)等戰車(chē)的順利啟動(dòng)(尤其是在寒冷的冬季)、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機電設備的儲能能源。
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