超级电容器（精品ＰＰＴ）

SupercapacitorSupercapacitor 双电层电容双电层电容-- --电极表面与电解液间 电极表面与电解液间双电层 准电容准电容-- --电极表面快速的 电极表面快速的氧化 氧化--还原反应储能。 还原反应储能。 双电层电容器双电层电容器 正、负极 正、负极—— ——多孔炭 多孔炭 准电容器 准电容器 正、负极 正、负极—— ——金属化合物、石墨、 金属化合物、石墨、 导电聚合物。 导电聚合物。 寿命短、电压低 寿命短、电压低 混合电容器 混合电容器 电压、能量密度高 电压、能量密度高 11 双电层电容原理 双电层电容原理 双电层电容原理是指由于正负离子在固体电双电层电容原理是指由于正负离子在固体电 极与电解液之间的表面上分别吸附 极与电解液之间的表面上分别吸附,,造成两固 造成两固 体电极之间的电势差 体电极之间的电势差,,从而实现能量的存储。 从而实现能量的存储。 这种储能原理允许大电流快速充放电 这种储能原理允许大电流快速充放电,,其容量 其容量 大小随所选电极材料的有效比表面积的增大 大小随所选电极材料的有效比表面积的增大 而增大。 而增大。 充电时充电时 ,,在固体电极上电荷引力的作用下 在固体电极上电荷引力的作用下 电解液中阴阳离子分别聚集两个固体电极的电解液中阴阳离子分别聚集两个固体电极的 表面 表面 ;;放电时 放电时 ,,阴阳离子离开固体电极的表 阴阳离子离开固体电极的表 面面 ,,返回电解液本体。

双电层的厚度取决于 返回电解液本体。双电层的厚度取决于 电解液的浓度和离子大小。 电解液的浓度和离子大小。 双电层电极、溶液界面结构示意图 Struture diagram interfacebetween electrode electrolyte双电层电容器充电状态电位分布曲线 Profile potentialacross electrochemical double layer capacitor chargedcondition 双电层电容器放电状态电位分布曲线 Prifile potentialacross electrochemicaldouble-layer capacitor dischargedcondition 准电容原理 准电容原理 准电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在准电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在 一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量 一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量 存储。这种法拉第反应与二次电池的氧化还原反 存储。这种法拉第反应与二次电池的氧化还原反 应不同。 应不同。 此时的放电和再充电行为更接近于电容器而不是此时的放电和再充电行为更接近于电容器而不是 原电池 原电池,,如如:: （11）电压与电极上施加或释放的电荷几乎成线）电压与电极上施加或释放的电荷几乎成线 性关系 性关系;; （（22）设该系统电压随时间呈线性变化 ）设该系统电压随时间呈线性变化dV/dt=K, dV/dt=K, 则产生的电流为恒定或几乎恒定的容性充电电流 则产生的电流为恒定或几乎恒定的容性充电电流 I=CdV/dt=CK I=CdV/dt=CK。

。 •此时系统的充放电过程是动力学高度可逆的,与原电池 及蓄电池不同,但与静电电容类似。这种电化学能量储 存系统首先由Conway等与CraiyofContinental集团合作, 于1975年开始并致力于这方面的研究工作,研制出采用 这种充放电原理的名为超电容的电容器。这种充放电行 为,Ru的氧化物(RuO )表现最显著,但其最早的表现形式是H在Pt或Pb在Au上进行欠电位沉积,产生高度可逆的 化学吸附、脱附。为与双电层电容及电极与电解液界面 形成的真正的静电电容相区别,称这样得到的电容为法 拉第准(赝)电容。 •法拉第准法拉第准((赝赝))电容不仅只在电极表面 电容不仅只在电极表面,,而且可在整个电 而且可在整个电 极内部产生 极内部产生,,因而可获得比双电层电容更高的电容量和 因而可获得比双电层电容更高的电容量和 能量密度 能量密度。。在相同电极面积的情况下 在相同电极面积的情况下,,法拉第准 法拉第准((赝赝))电容 电容 可以是双电层电容量的 可以是双电层电容量的10 10～～100 100倍倍。 超级电容器的大容量和高功率充放电就是由超级电容器的大容量和高功率充放电就是由 这这22种原理产生的。