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中國科學(xué)院金屬研究所
儲能器件超級電容器簡介
材料新視野
2014年04月24日
一、什么是超級電容器？
超級電容器是一種新型儲能器件，其性能介于電池與普通電容之間，具有電容的大電流快速充放電特性，同時也有電池的高儲能特性，具有重復(fù)使用壽命長，溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。
在能量密度和功率密度上很好地填補(bǔ)了充電電池和物理電容器的空缺
功率型的儲能器件
在能量密度和功率密度上很好地填補(bǔ)了充電電池和物理電容器的空缺
二、超級電容器與電池性能對比
三、超級電容器的性能特點(diǎn)
充放電效率、可充性、溫度范圍、環(huán)保性、循環(huán)性、安全性、功率成本、功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性
四、超級電容器的結(jié)構(gòu)
五、超級電容器用電解液
- 水系：硫酸，氫氧化鉀，硫酸鈉等，其特點(diǎn)為電壓低，導(dǎo)電性好，極性溶劑
- 有機(jī)系：常見為鋰鹽LiClO4或季胺鹽TEABF4作為電解質(zhì)，聚碳酸酯PC或乙腈ACN為有機(jī)溶劑，其特點(diǎn)為電壓較高，導(dǎo)電性中等，非極性溶劑
- 離子液體 ：咪唑類，吡咯烷類等離子液體，其特點(diǎn)為電壓高，但導(dǎo)電性差
七、超級電容器的分類
八、雙電層型超級電容器的工作原理
九、贗電容型超級電容器的工作原理
*？利用電極材料與電解液之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第電荷儲存電量。
*？由于這種氧化還原反應(yīng)是變電位反應(yīng)，不存在電壓平臺，具有電容特征，故稱為贗電容反應(yīng)，與恒電位的電池型氧化還原反應(yīng)相區(qū)別。
*？根據(jù)反應(yīng)發(fā)生的位置，贗電容反應(yīng)可分為：表面氧化還原反應(yīng)，和體相氧化還原反應(yīng)。
十、商用超級電容器
十一、超級電容器的應(yīng)用
十二、超級電容器的應(yīng)用
- 電動汽車的動力電源：能量儲放快，可回收剎車時得到的能量，使之再次用于車輛的加速啟動和支持加速過程中。
- 太陽能、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)蓄電裝置
- 軍事航天領(lǐng)域
小型電器和消費(fèi)類電子產(chǎn)品
- 工業(yè)領(lǐng)域的后備電源：作為應(yīng)急保障系統(tǒng)的后備電源
- 作為電站直流操作電源、高壓環(huán)網(wǎng)功率補(bǔ)償電源
作者：周光敏