1. 超级电容器作用
超级电容器(ultracapacitors)是一种介于普通电容器和电池之间的电化学储能器件。电动道路车辆用电容器分为能量型电容器和功率型电容器。其中,能量型超级电容器是以高比能量为特点,主要用于高能量输入、输出的电容器;功率型超级电容器是以高比功率为特点,主要用于瞬间高功率输人、输出的电容器。
2. 超级电容器的特性
超级电容用作备用电源 时,具有高可靠性、免维护、长寿命和宽工作温度范围的特点。
3. 超级电容器作用原理
根据储能机理的不同,超级电容的工作原理不同,我们将将电化学电容分为不同的两类:双电层电容和法拉第准电容。
那么,双电层电容和法拉第准电容的工作原理是什么呢?
一、法拉第准电容
其理论模型是由Conway首先提出,是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。
对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。
当电解液中的离子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面时,会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中,从而使得大量的电荷被存储在电极中。
放电时,这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。
二、双电层电容
是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内(分散层)产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性,这便是双电层电容的充放电原理
4. 电容器与超级电容器
目前实现技术突破的超级电容分别为“3伏/12000法拉石墨烯/活性炭复合电极超级电容器”和“2.8伏/30000法拉石墨烯纳米混合型超级电容器”。
根据不同的容量和额定工作电压,3伏/12000法拉超级电容在30秒内即可充满电,2.8伏/30000法拉超级电容充电时间在1分钟内。相比活性炭超级电容,石墨烯/活性炭复合电极超级电容能量更大,寿命更长。
5. 超级电容器的原理及应用
超级电容器是电容,电池是电池,超级电容器是容量非常大的电容,其工作原理是物理反应,电池工作原理一般是化学反应。
它们的共同点就是都能储电,不同点是储电的方式不一样。