双电层型超级电容器(双电层型超级电容器结构

鑫锐电气 2023-01-25 06:32 编辑:admin 278阅读

1. 双电层型超级电容器结构

优点:

①超大的电容量

  这是超级电容最大的优点之一,它的双电层结构使得其获得了超大的容量,比普通电容容量要大很多,其容量范围通常0.1F--1000F。

②瞬间释放功率大

  超级电容瞬间释放功率比普通电容要高出近十倍,而且自身不会因此而发生损坏。

③使用寿命长

  超级电容充放电循坏可以达到十万次以上,而传统的电池则只能重放百次,是普通电容循环寿命的上百倍甚至上千倍。

④电荷保持能力

  在我们日常生活中,会发现很多充电的电器,在充电后一段时间,其电量开始不断的泄露,这就是我们所说的漏电。而超级电容器有超强的电荷保持能力,漏电量是极小的。

⑤充电迅速

  手机充电、手电筒充电,动不动几个小时,甚至大半天。要是换上汽车充电,那要多久啊!其实超级电容就可以满足这一需求,其充电速度快,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上。

⑥无污染、免维护

  统统电池的其主要成分为锰、汞、锌、铬等重金属,废旧电池无论埋在大气中还是深埋在地下,其重金属成分都会随渗液溢出,造成地下水和土壤的污染,日积月累,会严重危害人类健康。超级电容产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源,并且充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护。

⑦其他优点

  当然还有其他优点,如超低温特性好,温度范围宽-40℃~+70℃;检测方便,剩余电量可直接读出;大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%等。

缺点:

①如果使用不当会造成电解质泄漏等现象;

②和铝电解电容器相比,它内阻较大,因而不可以用于交流电路;

③体较大,同体积的电容存储电容比超级电容的大;

④即使达到法拉级的电量,但与传统电池相比,仍然少得可怜,按目前的技术,它仍然不能作为电动力的主要储电器,因为它的电量只能驱动车辆行驶几公里。

2. 双电层型超级电容器结构组成

超级电容器充电是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。

把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板,电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。

双电层电容器根据电极材料的不同,可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

3. 超级电容器双电层原理

电容可以看成两块极板(符号也是这样)。并联,极板面积增大,当然电容值增加。串联,可以看成相互抵消,电容值减小。

电容的公式C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U ,实际电容的大小只与电解质材料ε 、横截面积S和两极板距离d有关。串联相当于增加了两极板距离d,并联相当于增加了横截面积S

4. 双电层型超级电容器结构图

双电层电容器计算

对于组装的完整超级电容器C=4it/amu为计算单电极的比容量,C=it/amu计算整个电容器的比容量,并且后者一般是前者的4倍。对于对称的双电层电容,单电极和完整电容的电量是相同的,但是完整电容的电压是单电极的两倍,质量也是两倍故比容量只有1/4。

如果是课本上的计算就简单:C=Q/UQ为电容器极板所存的电荷(K)U为电容两端电压(V)C是电容量(F)如果是计算电机的启动电容,就按——单相电容式电机电容量的简单计算:

C=I'×10^6/(2πfU')=...≈10k·P/(88π·cosφ)式中 k 电流系数,取值0.5~0.7 P 电机额定功率(W) f 电源频率(Hz) (50) U 额定电压(V) U' 电容器额定电压,一般选400V cosφ 功率因数。

5. 超级电容器的结构

超级电容器材料里面都有钙、锶等,含量低,纯度一般在99.9%以上的碳酸钡。

高纯碳酸钡主要用途是制造视频阴极射线管(俗称显像管)

6. 超级电容器和双电层电容器

法拉电容就是超级电容器。

法拉电容又叫双电层电容器、黄金电容、超级电容器,是从上个世纪七八十年代发展起来的一种化学元件。超级电容器通过极化电解质来储能,但不发生化学反应,而且储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。法拉电容金额普通电容的区别首先是容量上的差别。普通电容器容量最大在1万~4万微法,超级电容器最大容量可达数千法拉,1法拉=100万微法,所以超级电容又叫做法拉电容。

法拉电容也被人们称为黄金电容和超级电容器,它能够反复充放电数十万次。法拉电容具有充电速度快、循环使用寿命长等优点。

7. 双电层超级电容器工作原理

工作原理都是一样的, 双电层电容器也就是法拉电容(超级电容)单体电压在2.7V 工作放电纯物理放电,目前是市场上主流产品。 赝电容器 是超级电容和电池混合体,里面含有电池成分,放电时化学反应,寿命短容易出问题,经过这几年的市场使用考验,逐渐淘汰了,目前市场上已经很少看见此类产品了。