​什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?

超級電容器是一種電化學原理的電元件,並且它的儲能方式是通過極化電解質來完成的。雖然稱為電化學元件,但實際上它在工作和儲能過程中是沒有發生化學反應的。由於超級電容器不像傳統電池使用時單方面的放能,相反的它不僅能放能,儲能的過程也是可逆的。所以正常的超級電容器一般都會充放電非常久(甚至數十萬次)。超級電容器的原理我們可以理解為它是由兩個無反應活性的懸浮在電解質中的多孔電極板組成的,當電流到達多極板時,正極板吸引負離子,而負極板吸引正離子。最終在他們之間形成瞭一個容性的存儲層,從而達到儲存電量的目的。下面賢集網小編來詳細為大傢介紹什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?超級電容器的分類、特點、主要參數、主要功能、應用、使用註意事項。一起來看看吧!

​什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?

超級電容器的分類

一、按原理

按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器:

1、雙電層型超級電容器

(1)活性碳電極材料,采用瞭高比表面積的活性炭材料經過成型制備電極。

(2)碳纖維電極材料,采用活性炭纖維成形材料,如佈、氈等經過增強,噴塗或熔融金屬增強其導電性制備電極。

(3)碳氣凝膠電極材料,采用前驅材料制備凝膠,經過炭化活化得到電極材料。

(4)碳納米管電極材料,碳納米管具有極好的中孔性能和導電性,采用高比表面積的碳納米管材料,可以制得非常優良的超級電容器電極。

以上電極材料可以制成:

(1)平板型超級電容器,在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極,另外也有Econd公司產品為典型代表的多層疊片串聯組合而成的高壓超級電容器,可以達到300V以上的工作電壓。

(2)繞卷型溶劑電容器,采用電極材料塗覆在集流體上,經過繞制得到,這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。

2、贗電容型超級電容器

包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料,金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料,活性炭作為負極材料制備的超級電容器,導電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經P型或N型或P/N型摻雜制取電極,以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度,除NiOx型外,其它類型多處於研究階段,還沒有實現產業化生產。

二、按電解質類型

可以分為水性電解質和有機電解質類型:

1、水性電解質

(1)酸性電解質,多采用36%的H2SO4水溶液作為電解質。

(2)堿性電解質,通常采用KOH、NaOH等強堿作為電解質,水作為溶劑。

(3)中性電解質,通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質,水作為溶劑,多用於氧化錳電極材料的電解液。

2、有機電解質

通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質,有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶劑,電解質在溶劑中接近飽和溶解度。

三、其他

1、液體電解質超級電容器,多數超級電容器電解質均為液態。

2、固體電解質超級電容器,隨著鋰離子電池固態電解液的發展,應用於超級電容器的電解質也對凝膠電解質和PEO等固體電解質進行研究。

超級電容器的特點

1、功率密度高。可達102~104 W/kg,遠高於蓄電池的功率密度水平。

2、循環壽命長。在幾秒鐘的高速深度充放電循環50萬次至100萬次後,超級電容器的特性變化很小,容量和內阻僅降低10%~20%。

3、工作溫限寬。由於在低溫狀態下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大,因此其容量變化遠小於蓄電池。商業化超級電容器的工作溫度范圍可達-40℃~+80℃。

4、免維護。超級電容器充放電效率高,對過充電和過放電有一定的承受能力,可穩定地反復充放電,在理論上是不需要進行維護的。

5、綠色環保。超級電容器在生產過程中不使用重金屬和其他有害的化學物質,且自身壽命較長,因而是一種新型的綠色環保電源。

超級電容器的主要參數

1、壽命:超級電容器的內阻增加,則容量降低j在規定的參數范圍內,它的有效使用時間是可以延長的,一般跟它的特點第4條所規定的有關。影響壽命的是活性幹涸、內阻加大,存儲電能能力下降至63.2%稱為壽命終結。

2、電壓:超級電容器有一個推薦電壓和一個最佳工作電壓 如果使用電壓高於推薦電壓,將縮短電容器的壽命,但是電容器能連續長期工作在過高壓狀態下,電容器內部的活性炭將分解形成氣體,有利存儲電能,但不能超過推薦電壓的1.3倍,否則將會因電壓超高而損壞超級電容器。

3、溫度:超級電容器的正常操作溫度是-40~70℃。溫度與電壓是影響超級電容器壽命的重要因素。溫度每升高5℃,電容器的壽命將下降10%。在低溫下,提高電容器的工作電壓,電容器的內阻不會上升,可提高電容器的使用效率。

4、放電:在脈沖充電技術裡,電容內阻是重要因素;在小電流放電中,容量又是重要因素。

5、充電:電容充電有多種方式,如恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。在充電過程中,在電容回路串接一隻電阻,將降低充電電流,提高電池的使用壽命。

超級電容器的主要功能

具體功能如下:

1、旁路。超級電容器中的旁路電容可以定期儲存電能,但其它元器件在運行中需要能量時,則能及時釋放出電荷維持使用。旁路電容器的最大功能表現於穩壓器電荷輸出的均衡,避免瞭電荷傳輸混亂而引起電路故障,裝置充電、放電的靈活性較強,如圖2:

​什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?

超級電容器的應用

超級電容器可與安裝在狹小空間內的能量收集解決方案結合使用。當它們用作峰值輸出的輔助電源時,您可以減小電源的尺寸並提高整體性能。以下是超級電容器的一些可能應用:

1、電源故障時存儲和備份存儲器數據:超級電容器可以集成到消費電子產品,IT設備和通信系統中,以保護存儲器內容。相關應用程序是內部備用電源。超級電容器可以作為電池更換或短期備用電源。

2、電動車輛:電動車輛受到諸如低功率密度,有限的充電/放電循環,高溫依賴性和延長充電時間的限制的影響。超級電容器克服瞭這些限制,盡管它們具有較低的能量密度和較高的成本。存儲設備的組合可能是首選解決方案。與超級電容器組等高功率設備可以滿足與陡峭上升加速或努力相關的峰值負載要求。此外,超級電容器可用於再生制動系統ICfans。

3、可再生能源的應用:在太陽能光伏應用中,有必要每3到7年更換一次電池,因為它們容易磨損。超級電容器的使用可以消除頻繁維護和更換的需要。此外,能源效率是以可再生方式生產能源的關鍵方面,超級電容器表現出比電池更高的充電效率。

​什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?

上述是賢集網小編為大傢講解的什麼是超級電容器?超級電容器和電池有什麼區別?超級電容器的分類、特點、主要參數、主要功能、應用、使用註意事項。希望這些知識能夠幫助到大傢!隨著社會的快速發展和人口的急劇增長,資源消耗日益增加,能源危機迫在眉睫,因此,尋找清潔高效的新能源與能源存儲技術及裝置已成為備受關註的研究課題。與傳統電容器相比,超級電容器具有更大的比電容、更高的能量密度、更長的使用壽命等特點,而與鋰離子電池相比,超級電容器又具有更高的功率密度、更長的使用壽命及綠色環保等優點。因此,超級電容器在未來儲能器件領域占有絕對的優勢,在諸多領域具有廣泛的應用前景,目前石墨烯基超級電容器研究成為儲能領域的一大熱點。

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