超级电容器简介课件

1、汇报人：赵苗苗一、研究背景一、研究背景二、超级电容器概况二、超级电容器概况三、超级电容器电解液分类三、超级电容器电解液分类报告内容报告内容一、研究背景一、研究背景内燃机内燃机化石燃料短缺、化石燃料短缺、污染环境污染环境燃料电池、燃料电池、化学电池化学电池使用寿命短、使用寿命短、低温性能差低温性能差超级电容器超级电容器循环寿命长、循环寿命长、功率密度高功率密度高 超级电容器主要由电极材料、隔膜和电解液组成。超级电容器主要由电极材料、隔膜和电解液组成。许多科研工许多科研工作者都致力于电极材料的研究作者都致力于电极材料的研究 。其结构主要分为卷绕式和叠片式。其结构主要分为卷绕式和叠片式。二、超级电容

2、器概况二、超级电容器概况5超级电容器的分类超级电容器的分类 工作原理工作原理双电层电容器双电层电容器法拉第准电容器（贋电容）法拉第准电容器（贋电容） 混合电容器混合电容器2.1 超级电容器的分类及工作原理超级电容器的分类及工作原理双电层电容器双电层电容器是基于电极是基于电极/电解液界面电荷分离所产生的双电层电容。电解液界面电荷分离所产生的双电层电容。电极材料以活性炭为主。电极材料以活性炭为主。超级电容器工作原理超级电容器工作原理法拉第电容器法拉第电容器混合电容器混合电容器在电极表面或体相中的二维或准二维空间上在电极表面或体相中的二维或准二维空间上, 电活性物质进行电活性物质进行高度可逆的化学吸

3、附、脱附或氧化还原反应高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应。电极材料以金。电极材料以金属氧化物或导电聚合物为主。属氧化物或导电聚合物为主。一个电极采用活性炭电极，另一电极采用贋电容电极材料或一个电极采用活性炭电极，另一电极采用贋电容电极材料或电池材料。既存在双电层电容，也存在法拉第电容。电池材料。既存在双电层电容，也存在法拉第电容。超级电容器工作原理超级电容器工作原理传统电容器传统电容器超级电容器超级电容器蓄电池蓄电池额定充电时间10-610-3 s1-30 s1-5 h额定放电时间10-610-3 s1-30 s0.3-3 h能量密度/0.11-1020-180功率密度/100001000

4、-200050-300充放电效率0.90.9-0.950.7-0.85循环寿命几乎无限100000500-20001KgWh-1gKW 表表1.1 超级电容器、传统电容器和蓄电池的特性比较超级电容器、传统电容器和蓄电池的特性比较2.2 超级电容器的特点超级电容器的特点2.2 超级电容器的特点超级电容器的特点功率密度高功率密度高超级电容器超级电容器特点特点充放电效率高充放电效率高工作温度范围宽工作温度范围宽绿色环保绿色环保循环寿命循环寿命长长2.3 超级电容器的应用超级电容器的应用超级电容器的超级电容器的应用应用军事领域军事领域航天航空航天航空电动汽车电动汽车太阳能、风能发电太阳能、风能发电电子

5、产品电子产品智能仪表智能仪表三、超级电容器电解液分类三、超级电容器电解液分类酸性电解液：酸性电解液：碱性电解液：碱性电解液：中性电解液：中性电解液：H2SO4水溶液体系KOH水溶液体系KCl水溶液体系优点优点：电导率高，内阻低。缺点缺点：分解电压较低，电化学窗口窄；低温性能差。水系电解液水系电解液超级电容器超级电容器用用电解液一般分为水系电解液、离子液体电电解液一般分为水系电解液、离子液体电解液、固体及凝胶电解液解液、固体及凝胶电解液以及以及有机电解液有机电解液 。离子液体电解液离子液体电解液一类由于阴、阳离子极不对称和空间阻碍一类由于阴、阳离子极不对称和空间阻碍,导致离导致离子静电势较低子静

6、电势较低,完全由离子组成的液态物质完全由离子组成的液态物质。三、超级电容器电解液分类三、超级电容器电解液分类优点优点：几乎无蒸汽压、不爆炸、不挥发；离子导电率高；电化学窗口宽。缺点缺点：黏度过高；成本较大。固体、凝胶电解液固体、凝胶电解液固体电解质或凝胶聚合物电解质由聚合物、电解质固体电解质或凝胶聚合物电解质由聚合物、电解质盐、低分子有机溶剂组成。盐、低分子有机溶剂组成。优点优点：无电解液泄漏，比能量高，工作电压较高。缺点缺点：电解质盐在聚合物中溶解度相对较低，电导率较低，电极/电解质之间接触情况很差。有机电解液有机电解液 超级电容器有机电解液体系主要由强离解能力的超级电容器有机电解液体系主要

7、由强离解能力的有机溶剂有机溶剂、产生高电导率、产生高电导率的的电解质电解质及少量改善电容器性能的及少量改善电容器性能的添加剂添加剂组成。组成。有机溶剂有机溶剂：电解质：电解质：添加剂：添加剂：碳酸丙烯酯（PC）、乙腈（AN）等优点：优点：缺点：缺点：四氟硼酸四乙基铵、双草酸硼酸锂等导电添加剂、阻燃剂、过充保护剂等工作电压较高、工作温度范围宽工作电压较高、工作温度范围宽电导率较低，溶剂易挥发电导率较低，溶剂易挥发有机电解液重要性能指标有机电解液重要性能指标(1) 分解电压宽分解电压宽：U 2.7V(2)(2)电电导导率高率高： 13.8mS/cm13.8mS/cm(3)(3)使用的温度范围宽使用的温度范围宽:-40:-40