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超級電容器類型有哪些 超級電容器和鋰電池的區(qū)別和聯(lián)系

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 2024-04-12 15:54 ? 次閱讀
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超級電容器(也稱為超級電容、超電容器)是一種介于電解電容器和可充電電池之間的大容量的電容器。其電容值遠(yuǎn)高于其他電容,但受限于較窄的電壓范圍,它們通常是電解電容器每單位體積或質(zhì)量所能存儲能量的10到100倍,能夠比電池更快的充放電,并且比可充電電池允許更多的充電和放電循環(huán)。

電化學(xué)電容器(超級電容器)由被離子滲透膜(隔膜)隔開的兩個電極和通過離子連接兩個電極的的電解液組成。當(dāng)電極被施加的電壓極化時,電解液中的離子形成與電極極性相反的雙電層。例如,正極化電極將在電極/電解液接觸面具有一層負(fù)離子并且與吸附在負(fù)極層上的正離子形成電荷平衡層。負(fù)極化電極的情況正好相反。

此外,取決于電極材料和表面形狀,一些離子可能滲透雙電層成為特異的吸附離子,并與贗電容一起提供超級電容器的全部電容。

超級電容器的典型結(jié)構(gòu):(1) 電源,(2) 集電器,(3) 極化電極,(4) 亥姆霍茲雙電層,(5) 具有正離子和負(fù)離子的電解液 (6) 隔膜。

超級電容器類型有哪些

超級電容器其電容值遠(yuǎn)高于其他電容,但受限于較窄的電壓范圍。它們通常是電解電容器每單位體積或質(zhì)量所能存儲能量的10到100倍,能夠比電池更快地充放電,并且比可充電電池允許更多的充電和放電循環(huán)。

超級電容器的類型可以從多個維度進(jìn)行分類:

儲能原理:

雙電層電容:基于電極與電解液之間的電荷分離進(jìn)行儲能。

法拉第準(zhǔn)電容:基于電活性離子的欠電位沉積,或氧化還原所產(chǎn)生的吸附進(jìn)行儲能。

混合型電容器:結(jié)合了雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容的特性,解決了蓄電池的功率密度低和超級電容器能量密度較低的缺點(diǎn)。

超級電容器類型的結(jié)構(gòu)描述。通過電極設(shè)計定義的雙電層電容器,贗電容器以及混合電容器。

電極材料:

碳電極電容器:常見的碳電極材料包括活性炭、碳納米管、碳?xì)饽z、石墨烯等。

貴金屬氧化物電極電容器:如RuO2、MnO2、V2O5等氧化物作為電極材料。

新型導(dǎo)電聚合物電極電容器:如聚乙炔、聚苯胺等導(dǎo)電聚合物作為電極材料。

電解液材料:

以水溶液(中性/酸性/堿性)作為電解液的超級電容器具有較高的容量。

以有機(jī)溶液(如鹽的質(zhì)子惰性溶劑溶液)作為電解液的超級電容器具有較高的電壓。

反應(yīng)情況及結(jié)構(gòu):

對稱型超級電容器:電極組成相同、反應(yīng)相同、反應(yīng)方向相反。

非對稱型超級電容器:電極組成不同、反應(yīng)不同。

超級電容器一般用于需要多次快速充放電循環(huán)而不是長期緊湊儲能的應(yīng)用中,例如家用汽車、公共汽車、火車、起重機(jī)和電梯等。它們被用于再生制動、短期儲能或突發(fā)模式下的電力輸送,而較小的電容器可以用作靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器的存儲器備份。

超級電容器和鋰電池的區(qū)別和聯(lián)系

超級電容器和鋰電池在多個方面存在顯著的區(qū)別,但它們在能量存儲領(lǐng)域也各自發(fā)揮著重要作用。以下是它們之間的主要區(qū)別和聯(lián)系:

區(qū)別:

儲電量和使用電壓:鋰電池以ah為容量單位,容量通常在2~100Ah之間,而超級電容器以F為容量單位,一般在1F~3000F之間。此外,鋰電池的工作電壓區(qū)間為2.5V~4.2V,而超級電容器的工作電壓在0V~3V之間,屬于安全電壓范圍。

功率密度及能量密度:從能量密度的角度來看,鋰電池的能量密度范圍從100wh/kg到300wh/kg不等,能夠長時間存儲大量電能,適合用于移動電子設(shè)備和電動車輛等需要持續(xù)供電的場景。而超級電容器的能量密度范圍較小。但從功率密度的角度來看,超級電容可達(dá)7級kw/kg以上,遠(yuǎn)高于鋰電池的1kw/kg,因此具有極高的充電速度,適合需要頻繁快速充電的應(yīng)用。

使用壽命:超級電容在循環(huán)壽命方面表現(xiàn)優(yōu)異,一般可達(dá)50000周,而鋰電池的循環(huán)壽命為500~3000周。

自放電情況:由于超級電容的存儲性質(zhì),它存在自放電比較嚴(yán)重的問題,一天大約會損失超過3%的電量。而鋰電池的自放電情況通常要好于超級電容。

聯(lián)系:

兩者都是能量存儲器件,能夠儲存電能并在需要時釋放,廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備、電動車輛以及工業(yè)應(yīng)用中。它們各自在特定的應(yīng)用場景中發(fā)揮著不可替代的作用。鋰電池因其高能量密度而被廣泛用于長時間供電的場合,而超級電容器則因其高功率密度和快速充放電特性,在需要頻繁充放電或瞬時大電流輸出的場合中表現(xiàn)出色。

審核編輯:黃飛

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