超级电容器的结构、特性和工作原理.docx

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1、超级电容器的结构超缴电容涔结构上的具体细节依极于对邮级电挣器的应用和使用.由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能珞有不同.所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电板之间的聃膜,电解液m补布这两个电极和隔膜分禹出来的两个的孔隙。超级电容器的结构如图所示；是由高比表面积的多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔段及电解液组成.电极材料与集流体之间要猿密相连，以减小接触电阻：隔腴应满足具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜.电解液的类型根据电极材料的性质进行选择。(1):聚四氯乙烯载体：(2)(4)s活性物质压在泡沫锲集电极上：

2、（3）：聚丙烯电池隔膜.超缴电容器的部件从产M到产品可以有所不同.这是由超徼电容器包装的几何结构决定的，对于楂形或正方形时装产品部件的摆放，内部结构是基于对内部部件的设巴,即内部集电极是从每个电极的堆检中挤H1.o这线集电极焊盘将被焊接到终端，从而扩展电容器外的电流路径。对于IRI形或圆柱形时装的产品，电极切割成卷轴方式配置。最后将电极箱焊接到终端，使外部的电容电流路径扩展.超级电容的特性超级电容器使用过程中是没有任何的化学反应,也没有高速旋转等机械运动；射于环境没有污柒，也没有任何的噪声：它的结构简单、体枳小，是才：常理想的储能设备.超级电赤产M具有如下技术特性：（1）充电速度快.充满其额定

3、容量的95%以上仅需10秒10分钟：（2）循环寿命长.深度充放电循环可达150万次.例如,北京合众汇能公司生产的HCC250F/2.7V的超级电容港和北京集星科技公司生产的系列电容的荷环寿命均在50万次以上：（3）能量转换效率将.大电源能盘循环效率390%：（4）功率密度高，可达300Wkg-50000Wkg,为蓄电池的510倍；（5）原材料生产、使用、存储及拆解过程均无污染，是理想的球色环保电源：安全系数高,长期使用免维护：（6）高充放电效率.由于内阻很小，所以充放电报耗也很小，具有很高的充放电效率，可达90%以上。（7）温度范时宽。达40+70C0超级电容器电极材料的反应速率受温度影响不大

4、：（8）检测控制方便.剩余电收可通过公式E=CV22直接制出，只需要检测端电压就可以确定所储存的能曜，荷电状态（SOC的计算的单准确,因此易于能量管理与控制.超缴电容器工作厚理超汲电容器基本原理和其它种类的双电层电容器一样，称是利用活性炭多孔电极和电解质加成的双电层结构荻得超大的容量,突出优点是功率密度高、充放电时间短.循环寿命长、工作温度能附宽.是世界上己投入出产的双电层电容器中容IA最大的-种。SHOTOCM超级电容普-CAPACITORj根据能能机理的不同可以分为以卜两类：1 .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

5、的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层.当在两个电极上诙加电场后.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：猴消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷黑于I1.1.吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对唯定的电位差.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价的异性肉子电荷.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，溶液中的离子迂移到溶液中呈电中性,这便是双电层电容的充放电原理.2 .法拉第准电容其理论模型是IIIConway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，电活性物质进行火电位沉积，发生离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赭，而且包括电解液围子与电极活性物版发生的氧化还原反应当电解液中的禽子（如H.OH-、K或1.i*）在外加电场的作用下I1.1.溶液中扩散到电极/溶液界面时，会通过界面上的氧化还潦反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使年大麻的电荷被存储在电极中.放电时,这些进入巩化物中的浏子又会通过以上班化还原反成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跖而择放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理-