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電容電池結構原理(轉)
發表日期:2017-09-27

   生(shēng)産和生(shēng)活最常見的鉛蓄電池,可将電能通過化學反應儲藏起來,到另一(yī)個場合或另一(yī)時段使用。鉛蓄電池雖然造價較低,但也有相應的弱點,諸如能量轉換效率較低、電池反複充放(fàng)電易老化導緻使用壽命短、比能量(Wh/kg)和比功率(W/kg)小(xiǎo)使設備笨重、充電時間長等;現在我(wǒ)們在手機上使用的锂離(lí)子電池,雖然也有許多優點,但它價格昂貴且儲藏電能有限,不能在大(dà)功率場合下(xià)使用;所以正在開(kāi)發研制的超級電容電池,相比較而言,就有着一(yī)般電池無可比拟的優點,它的前景不可限量。

    結構

    超級電容的容量比通常的電容器大(dà)得多。由于其容量很大(dà),對外(wài)表現和電池相同,因此也稱作“電容電池”或說“黃金電池”。超級電容器電池也屬于雙電層電容器,它是目前世界上已投入量産的雙電層電容器中(zhōng)容量最大(dà)的一(yī)種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一(yī)樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大(dà)的容量。

    傳統物(wù)理電容中(zhōng)儲存的電能來源于電荷在兩塊極闆上的分(fēn)離(lí),兩塊極闆之間爲真空(相對介電常數爲1)或一(yī)層介電物(wù)質(相對介電常數爲ε)所隔離(lí),電容值爲:C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中(zhōng)A爲極闆面積,d爲介質厚度。所儲存的能量爲: E = C (ΔV)2/2,其中(zhōng)C爲電容值,ΔV爲極闆間的電壓降.可見,若想獲得較大(dà)的電容量,儲存更多的能量,必須增大(dà)面積A或減少介質厚度d,但這個伸縮空間有限,導緻它的儲電量和儲能量較小(xiǎo)。

    工(gōng)作原理

    雙電層電容器中(zhōng),采用活性炭材料制作成多孔電極,同時在相對的碳多孔電極之間充填電解質溶液,當在兩端施加電壓時,相對的多孔電極上分(fēn)别聚集正負電子,而電解質溶液中(zhōng)的正負離(lí)子将由于電場作用分(fēn)别聚集到與正負極闆相對的界面上,從而形成兩個集電層,相當于兩個電容器串聯,由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積(即獲得了極大(dà)的電極面積A),而且電解液與多孔電極間的界面距離(lí)不到1nm(即獲得了極小(xiǎo)的介質厚度d),根據前面的計算公式可以看出,這種雙電層電容器比傳統的物(wù)理電容的容值要大(dà)很多,比容量可以提高100倍以上, 從而使單位重量的電容量可達100F/g,并且電容的内阻還能保持在很低的水平,碳材料還具有成本低,技術成熟等優點。從而使利用電容器進行大(dà)電量的儲能成爲可能,且在實際使用時,可以通過串聯或者并聯以提高輸出電壓或電流。


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