超級(jí)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(jié)構(gòu)示意圖雙電層電極、溶液界面結(jié)構(gòu)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(shí)系統(tǒng)的充放電過(guò)程是動(dòng)力學(xué)高度可逆的此時(shí)系統(tǒng)的充放電過(guò)程是動(dòng)力學(xué)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(lèi)似。這種電化學(xué)能量?jī)?chǔ)但與靜電電容類(lèi)似。這種電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)首先由存系統(tǒng)首先由Conway等與等與CraiyofContinental集團(tuán)合作集團(tuán)合作,于于1975年開(kāi)始并致力于這方面的研究工作年開(kāi)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(jìn)行欠電位沉積上進(jìn)行欠電位沉積,產(chǎn)生高度可逆的產(chǎn)生高度可逆的化學(xué)吸附、脫附。為與雙電層電容及電極與電解液界面化學(xué)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(chēng)這樣得到的電容為法稱(chēng)這樣得到的電容為法拉第準(zhǔn)拉第準(zhǔn)(贗贗)電容。電容。 各指各指標(biāo)間標(biāo)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(cè)測(cè) 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(zhì)質(zhì)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(cè)測(cè) 0 0. .6 68 8 編編 號(hào)號(hào) 比比 容容 量量 （ F F/ /g g） 內(nèi)內(nèi) 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(xué)學(xué) 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(guó)）（德國(guó)） 電容器模塊電容器模塊 Ness cap（韓國(guó)）（韓國(guó)） Ness cap（韓國(guó)）（韓國(guó)） Maxwell（美國(guó)）（美國(guó)） Maxwell（美國(guó)）（美國(guó)）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(guó)）（美國(guó)） Elna （美國(guó)）（美國(guó)）鼓型、扭扣型、圓柱型鼓型、扭扣型、圓柱型 Cooper Industries （美國(guó)）（美國(guó)） Cooper Industries （美國(guó)）（美國(guó)） 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(jí)電容器小型超級(jí)電容器 各種微處理機(jī)各種微處理機(jī) 玩

8、具車(chē)玩具車(chē) 閃光燈閃光燈 電動(dòng)手工具電動(dòng)手工具大型超級(jí)電容器大型超級(jí)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(shù)室醫(yī)院手術(shù)室 核反應(yīng)堆控制核反應(yīng)堆控制 防護(hù)設(shè)備防護(hù)設(shè)備 航空通訊設(shè)備航空通訊設(shè)備 無(wú)線電通訊系統(tǒng)無(wú)線電通訊系統(tǒng) 電力高壓開(kāi)關(guān)的分合閘操作電力高壓開(kāi)關(guān)的分合閘操作 電阻焊機(jī)及科研測(cè)試設(shè)備等電阻焊機(jī)及科研測(cè)試設(shè)備等Supercapacitor 100 kW UPS by Sizuki Electric上海電容公交車(chē)上海電容公交車(chē)如果是如果是內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)可減小其設(shè)計(jì)功率，可減小其設(shè)計(jì)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(jiǎn)化設(shè)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)如是如是各種蓄電池各種蓄電池可延長(zhǎng)電池壽可延長(zhǎng)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(jí)電容器小轎車(chē)超級(jí)電容器小轎車(chē)1 回收能量回收能量2 輔助啟動(dòng)輔助啟動(dòng)3 穩(wěn)定電源穩(wěn)定電源日產(chǎn)汽車(chē)公司日產(chǎn)汽車(chē)公司2002年推出的年推出的超級(jí)電容器混合電動(dòng)卡車(chē)超級(jí)電容器混合電動(dòng)卡車(chē)u 超級(jí)電容器的應(yīng)用：超級(jí)電容器的應(yīng)用：超級(jí)電容器超級(jí)電容器 電池電池+ +超級(jí)電容器：超級(jí)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(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)啟動(dòng)、加速、爬坡、制動(dòng)之大功率需求。啟動(dòng)、加速、爬坡、制動(dòng)之大功率需求。u 未來(lái)重要應(yīng)用領(lǐng)域

10、：未來(lái)重要應(yīng)用領(lǐng)域： 電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域領(lǐng)域 航天領(lǐng)域航天領(lǐng)域 能量存儲(chǔ)領(lǐng)域能量存儲(chǔ)領(lǐng)域小型超級(jí)電容器小型超級(jí)電容器用途：用途：小電流長(zhǎng)時(shí)間放電小電流長(zhǎng)時(shí)間放電領(lǐng)域：領(lǐng)域：可用在小功率電子及電動(dòng)玩具產(chǎn)品中做備用電源，或在帶時(shí)鐘的應(yīng)可用在小功率電子及電動(dòng)玩具產(chǎn)品中做備用電源，或在帶時(shí)鐘的應(yīng) 用上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如錄音機(jī)、用上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如錄音機(jī)、MP3MP3、家用電器等。、家用電器等。超級(jí)電容器超級(jí)電容器 中型超級(jí)電容器中型超級(jí)電容器用途：用途：多用于大電流的短時(shí)放電多用于大電流的短時(shí)放電領(lǐng)域：領(lǐng)域：在有記憶儲(chǔ)存功能的電子產(chǎn)品中做后備電源，注重?cái)?shù)據(jù)保護(hù)和備份，在有記憶儲(chǔ)存功能的電子產(chǎn)品中做后備

11、電源，注重?cái)?shù)據(jù)保護(hù)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(lǐng)域中。的智能家電、工控、儀器儀表和通訊領(lǐng)域中。超級(jí)電容器超級(jí)電容器大型超級(jí)電容器組大型超級(jí)電容器組超級(jí)電容器超級(jí)電容器用途：用途：儲(chǔ)能使用儲(chǔ)能使用領(lǐng)域：領(lǐng)域：電動(dòng)汽車(chē)和混合電動(dòng)汽車(chē)做動(dòng)力源電動(dòng)汽車(chē)和混合電動(dòng)汽車(chē)做動(dòng)力源 太陽(yáng)能儲(chǔ)能方面太陽(yáng)能儲(chǔ)能方面 軍事領(lǐng)域軍事領(lǐng)域 美國(guó)宇航局美國(guó)宇航局(NASA)(NASA)發(fā)明的一種便攜式電化學(xué)電容器，發(fā)明的一種便攜式電化學(xué)電容器，可供應(yīng)可供應(yīng)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(diǎn)為，其特點(diǎn)為高效、長(zhǎng)壽命、高效、長(zhǎng)壽命、

12、全固態(tài)離子體材料全固態(tài)離子體材料，無(wú)酸堿介質(zhì)。無(wú)酸堿介質(zhì)。v 有機(jī)電解液雙電層電容器有機(jī)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(zhǔn)電容儲(chǔ)能的準(zhǔn)電