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双电层电容

双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)是超级电容器的一种,是一种新型储能装置。

双电层电容器介于电池和电容之间,其极大的容量完全可以作为电池使用。

双电层电容器相比采用电化学原理的电池,其充放电过程完全没有涉及到物质的变化,所以其具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。

双电层电容器其双电层的间距极小,致使耐压能力很弱,一般不会超过20V,所以其通常用作低电压直流或者是低频场合下的储能原件。

双电层电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源,可提供超大电流的电力;用作车辆启动电源,启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高,可以全部或部分替代传统的蓄电池;用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车;用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源。

双电层电容基本信息

双电层电容分类

超级电容器的类型比较多,按不同方式可以分为多种产品,以下作简单介绍。

按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器:

双电层型超级电容器,包括

1.活性碳电极材料,采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。

2.碳纤维电极材料,采用活性炭纤维成形材料,如布、毡等经过增强,喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。

3.碳气凝胶电极材料,采用前驱材料制备凝胶,经过炭化活化得到电极材料。

4.碳纳米管电极材料,碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性,采用高比表面积的碳纳米管材料,可以制得非常优良的超级电容器电极。

以上电极材料可以制成:

1.平板型超级电容器,在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极,另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器,可以达到300V以上的工作电压。

2.绕卷型溶剂电容器,采用电极材料涂覆在集流体上,经过绕制得到,这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。

赝电容型超级电容器:包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料,金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料,活性炭作为负极材料制备的超级电容器,导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极,以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度,除NiOx型外,其它类型多处于研究阶段,还没有实现产业化生产。

按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型:

水性电解质,包括以下几类

1.酸性电解质,多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。

2.碱性电解质,通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质,水作为溶剂。

3.中性电解质,通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质,水作为溶剂,多用于氧化锰电极材料的电解液。

有机电解质

通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质,有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂,电解质在溶剂中接近饱和溶解度。

另外还可以分为:

1.液体电解质超级电容器,多数超级电容器电解质均为液态。

2.固体电解质超级电容器,随着锂离子电池固态电解液的发展,应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。

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双电层电容造价信息

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双电层电容优点

第一︰寿命长,能维持数百万个充电循环的寿命。由于电容的充放电循环次数很多(百万次或更多,与大部分市售的充电电池200-1000次相比),电容可以在大多数设备的寿命内持续使用,这使得设备变得更环保。充电电池通常寿命只有几年,而且他们的高活性化学电解质存在处理和安全上的隐患。双电层电容器也可以与电池结合起到电荷调节功能,存储来自其他能量源的能量已达到均衡负载的目的,然后使用充电电池,只要电容器未充满,任何多余的能量都可以利用;

第二︰每个周期的平均成本低;

第三︰良好的可逆性;

第四︰充电和放电率非常高;

第五︰非常低的内部电阻(ESR)和随之而来的高周期效率(95%以上)和极低的放热;

第六︰高输出功率;

第七︰比功率高。根据ITS(交通研究学院,戴维斯,加利福尼亚)的测试结果,双电层电容器的具体功率可超过6千瓦/千克,同时有着95%的效率[13];

第八︰使用无腐蚀性的电解质和低毒性的材料,提高了安全性;

第九︰简单的充电方法,不必进行过充检测,因为没有过充的可能;

第十︰配合充电电池使用时,在某些应用中电容可以在很短的时间内提供能量,减少电池循环速率,延长电池寿命。

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双电层电容缺点

第一︰电化学电池(3-5·W·H /千克为一个标准的超级电容器每单位重量储存的能量是一般较低,尽管85瓦时/公斤已在实验室中实现[4] 2010年相比, 30-40·W·H /公斤的铅酸电池,100-250·W·H /公斤,锂离子电池,约1/1万分之一体积的汽油的能量密度;

第二︰具有最高的任何类型的电容器的介质吸收;

第三︰高自放电 - 率大大高于电化学电池高;

第四︰最大的低电压 - 系列连接需要,以获得更高的电压,电压平衡可能需要;

第五︰与实际的电池,在任何电容,包括双电层电容器,电压显著下降,因为它的排放。能源的有效存储和恢复需要复杂的电子控制和开关设备,随之而来的能量损失。一个多电压5.3 W EDLC的医疗设备电源的详细论述了详细的设计原则。它使用在约150秒共55 F的电容,收费,运行约60秒。电路采用开关模式稳压器,线性稳压器的清洁和稳定的电力,减少约70%的效率。开关稳压器,降压,升压,降压 - 升压类型的讨论,并得出结论,大不相同跨EDLC的降压 - 升压电压是最好的,增加第二个最好,降压不宜;

第六;非常低的内部电阻允许极快速放电时短路,导致类似的任何其他类似的电压和电容(一般比电化学电池)电容火花危险。

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双电层电容常见问题

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双电层电容工艺

超级电容器的工艺流程为:配料→混浆→制电极→裁片→组装→注液→活化→检测→包装。

超级电容器在结构上与电解电容器非常相似,它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳,碳电极材料的表面积很大,电容的大小取决于表面积和电极的距离,这种碳电极的大表面积再加上很小的电极距离,使超级电容器的容值可以非常大,大多数超级电容器可以做到法拉级,一般情况下容值范围可达1-5000F。

超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。在超级电容器中,采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的两个多孔炭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,从而形成双集电层。

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双电层电容物料

在一般情况下,双电层电容器通过了纳米材料的使用,代替传统的绝缘层,通常活性炭提高存储密度。活性炭是一个非常多孔,"海绵"碳形式有一个非常高的比表面积 - 一个共同的近似是1克(铅笔橡皮擦般大小的量),有一个大约250平方米的表面面积大小 - 一个网球场。它通常是极其精细,但很"粗糙"的粒子,其中,散装,形成许多小孔的低密度堆粉末。由于这种材料甚至是一层薄薄的表面积是许多倍,比传统材料,如铝,越来越多的电荷载体(电解质的离子或自由基)可以存储在一个给定的体积。由于碳是不是一个很好的绝缘体(与传统设备所使用的优良绝缘体),一般双电层电容器限于低2-3至五为了潜力,因此必须是"堆叠"(串联),只是作为传统电池必须提供更高的电压。

活性炭是不是"完美"的申请材料。其实运营商的收费(效果)相当大,特别是由分子的包围时,往往大于木炭留下的洞,这是接受他们太小,限制了存储。

截至2010年,几乎所有的商业超级电容器用粉末活性炭由椰子壳制成的。[引证需要]性能更高的设备是可用的,在一个显着的成本增加,合成碳与氢氧化钾(KOH)激活的前体的基础上。

在双电层电容器的研究主要集中在改进的材料,提供更高的可用表面积。

石墨具有优异的表面面积每单位重量或体积密度,高导电性,可以在各个实验室生产的,但不是在批量生产。特定的能量密度为85.6瓦/公斤,在室温和136瓦时/公斤,在80℃(所有总电极重量计算),在电流密度为1 A / G来衡量,已观察到。这些能量密度值是镍氢电池媲美。设备的充分利用,最高的内在表面电容及单层石墨比表面积预备弯曲不重新堆叠面对面的石墨薄片。弯曲的形状,使访问和对环境无害的离子液体能够在电压> 4可湿性孔形成五。

碳纳米管具有优良的nanoporosity属性,使聚合物的微小空间,坐在管中,并作为介质。碳纳米管可以存储大约每单位面积,但碳纳米管(这几乎是纯碳作为木炭相同的电荷)可以安排在一个更经常的模式,公开更多合适的表面积。[16]电容器的碳纳米管除了可以大大改善和提高双电层电容器的性能。由于高表面积和高导电性的单壁碳纳米管,这些碳纳米管除了允许这些电容器优化。[17]多壁碳纳米管在电极孔,方便离子允许存在/电解质界面。碳纳米管薄薄的墙壁,允许在双电层电容器的高电容。通过添加多壁碳纳米管,这些电容器,电极的电阻可以降低。电容与多壁碳纳米管纤维细胞有较高的电子和电解质的离子电导率,比没有这些碳纳米管的细胞。这些纳米管也有所改善电力电容器的能力。

ragone图表显示各种能源存储设备能量密度vs.power密度

一些聚合物(如polyacenes和导电聚合物)随着高表面积氧化还原(氧化还原)的存储机制。

碳气凝胶提供了极高的表面积约400-1000平方米/克的重量密度。气凝胶超级电容器的电极通常由碳纤维制成,并涂上有机气凝胶,然后经过裂解无纺纸的一种复合材料。碳纤维结构的完整性和气凝胶提供所需的表面积大。小气凝胶超级电容器被用作微电子备份的电力储存。气凝胶电容只能工作在几伏的高电压电离的碳和损坏电容。碳气凝胶电容已经达到325焦耳/克(90·W·H /公斤)的能量密度和功率密度20 W / G。

固体活性炭,也称为综合的无定形碳(CAC)。它可以有一个表面面积超过2800平方米/克,可能更便宜比气凝胶碳生产。

可调多孔碳具有系统的孔径控制。 H2的吸附处理,可用于增加能量密度高达75%以上是2005年商业。

矿物基碳1 nonactivated碳,合成金属或非金属碳化物,如碳化硅,议会,Al4C3。合成纳米多孔碳,通常被称为碳化物衍生碳(CDC),有一个2000平方米/克,共约400平方米/克的表面面积比电容高达100架F /毫升(有机电解液)。截至2006年使用这种材料在超级电容器具有体积135毫升和200克的重量有1.6 KF电容。能量密度超过47千焦耳/ L,在2.85 V和功率超过20 W / G 密度

2007年8月研究人员结合与定向碳纳米管的可生物降解的纸电池,锂离子电池和超级电容器(称为bacitor)旨在充当。该设备采用本质上是一种液体盐,离子液体作为电解液。可以卷起的纸张,扭曲,折叠,切或不完整或效率损失,或堆积,像普通的纸(或伏打电堆),来提高总产量。他们可以在各种尺寸,从邮票到大报。其重量轻,成本低,使他们有吸引力的便携式电子设备,飞机,汽车,玩具(如模型飞机),而他们的能力,使用血液中的电解质,使他们潜在的有用的医疗器械,如心脏起搏器。

其他球队正在尝试与活化聚吡咯定制材料,碳纳米管浸渍文件。

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双电层电容电容

双电层电容器的电容高达数千法拉2011年。

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双电层电容属性

双电层电容器的性能正在改善,新的研究进展。

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双电层电容电压

截至2011年,额定功率高达约5最大工作电压双电层电容器至五。

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双电层电容文献

电容参数 电容参数

电容参数

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页数: 2页

一、电容的主要参数: 1、 电压 1) 额定电压:两端可以持续施加的电压,一般为直流电压,通常用 VDC。而专用于 交流电的则为交流有效值电压,通常为 VAC。 电容器的交直流额定电压换算关系 直流额定电压 VR/VDC 50 63 100 250 400 630 1000 交流额定电压 VR/VAC 30 40 63 160 200 220 250 2) 浪涌电压:电解电容特有的电压参数,是短时间可以承受的过电压,为额定电压的 1.15 倍。 3) 瞬时过电压:是铝电解电容特有电压参数,为可以瞬时承受的过电压,这个浪涌电 压约为额定电压的 1.3 倍,是铝电解电容的击穿电压。 4) 介电强度:电容额定电压低于电容中介质的击穿电压。一般为额定电压的 1.5~2.5 倍。如:铝电解电容的击穿电压约为额定电压的 1.3 倍;其它介质则通常为 1.75~2 倍以上。 5) 试验电压:薄膜电容

电容 电容

电容

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页数: 7页

在把电容装入你的应用装置之前请仔细阅读下面的安装与维护说明。 关于本手册 : 这篇手册介绍了典型的用法。在安装前,请参考我们的产品使用说明书,或者要求我 们对你的特殊要求作出认可。 为了你的安全!不遵守手册指南可能会导致操作失败,爆炸和起火。 如果你有疑问,请与当地的 EPCOS销售单位或发行人联系,取得帮助。 安装与操作时的总体注意事项: ——保证电容外壳有良好的有效的接地。 ——在系统中,与任何故障元件 /区域要有绝缘措施。 ——搬运电容时要小心,由于放电元件故障,即使断开后,电容也有可能会有电。 ——遵守有关的工程实践要求。 ——不要使用 HRC 熔丝来来断电容(否则会有可能引起电弧导致危险) 。 ——一旦施加了电压,同样要考虑电容接线端子、连接母线和电缆,还有任何其他的 与其相连的元件。因为它们是带电的! 存放和操作条件 不要在腐蚀性的空气中,特别是氯化物气体、硫化物气体、酸性、碱

高性能双电层电容器储能机理的实验与理论研究结题摘要

双电层电容器具有功率密度高、循环稳定性强、绿色环保和超低温特性稳定等优点,是未来理想的储能设备。该类电容器的发展重点是能量密度提升,这主要取决于电极/电解质界面的双电层结构以及电解质的电化学稳定性。为此,本项目选取离子液体在内的高浓度电解质为研究对象,采用表面力仪测量技术为主、分子动力学模拟为辅的技术手段,研究了关键参数对电解质在固/液界面的双电层结构的影响机制和内在机理。主要研究内容包括离子特异性及温度对离子液体固液界面结构的影响机理、水分子对离子液体固液界面结构的影响机理、高浓度电解质水溶液中固液界面的离子结构。所取得的研究成果总结如下:(1)明确了离子尺寸效应、工作温度分别对离子液体双电层结构和特征尺寸的影响机制,并从电解质微观结构以及与固体表面之间相互作用的角度给出了内在机理。(2)展示了离子液体界面结构随含水量不同的变化关系,并通过分析不同阶段水分子对电解质中离子间相互作用以及固体表面电荷的作用机理并解释了其中的原因。(3)证明了电解质水溶液在高浓度条件下的界面结构特征同样受到离子溶剂化效应的影响,并解释了离子水合和离子特异性在其中的作用机理。(4)通过改进表面力仪系统,实现了更高精度和分辨率的力探测技术。在项目的资助下,项目组共发表论文共计4篇,其中SCI收录论文3篇,EI收录论文1篇;培养及协助培养博士研究生1名,硕士研究生4名。

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高性能双电层电容器储能机理的实验与理论研究中文摘要

现阶段双电层电容器的发展重点是提升能量密度,而能量密度主要取决于电极/电解质界面的双电层结构以及电解质的电化学稳定性。本项目选择具有宽电化学窗口的室温离子液体作为电解质,以其在石墨烯表面形成的双电层结构为研究对象,采用表面力仪测量为主、分子动力学模拟配合的手段,讨论关键因素对界面相互作用以及相应的离子分布结构的影响。实验方面,研究工作将以明确离子液体在石墨烯表面上的吸附机理为基础。通过探讨表面电势与离子特性、温度相互耦合对双电层结构的影响机制,总结电极电势调控界面电容的机理。本项目还将进一步研究当通道的空间尺寸减小到纳米量级时,受限离子液体在石墨烯表面的润湿行为,明确其迁移及吸附特性,借此阐释纳米多孔电极材料的储电机制。理论方面,依据实验建立并优化分子动力学模型,实现对真实工况中电极界面电容的准确预测。这些工作的开展将为设计和开发高性能双电层电容器提供基础理论方面的指导。

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法拉电容器简介

法拉电容器也是超级电容器.

法拉电容器属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

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