超级电容器(1)

1、双电层原理示意图双电层原理示意图双电层电极、溶液界面结构示意图双电层电极、溶液界面结构示意图Struture diagram of the interface between electrode and electrolyte双电层电容器充电状态电位分布曲线双电层电容器充电状态电位分布曲线Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition双电层电容器放电状态电位分布曲线双电层电容器放电状态电位分布曲线Prifile of the potential acr

2、oss an electrochemical double-layer capacitor in the discharged condition此时系统的充放电过程是动力学高度可逆的此时系统的充放电过程是动力学高度可逆的,与原电池与原电池及蓄电池不同及蓄电池不同,但与静电电容类似。这种电化学能量储但与静电电容类似。这种电化学能量储存系统首先由存系统首先由Conway等与等与CraiyofContinental集团合作集团合作,于于1975年开始并致力于这方面的研究工作年开始并致力于这方面的研究工作,研制出采用研制出采用这种充放电原理的名为超电容的电容器。这种充放电行这种充放电原理的名为超电容

3、的电容器。这种充放电行为为,Ru的氧化物的氧化物(RuO2)表现最显著表现最显著,但其最早的表现形式但其最早的表现形式是是H在在Pt或或Pb在在Au上进行欠电位沉积上进行欠电位沉积,产生高度可逆的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形成的真正的静电电容相区别,称这样得到的电容为法称这样得到的电容为法拉第准拉第准(赝赝)电容。电容。 各指各指标间标间相互相互矛盾矛盾v 浓度越高，静态电位越高，越易析浓度越高，静态电位越高，越易析氧，电极越不稳定。氧，电极越不稳定。 高温处理高温处理的影响的影响 充

4、充 放放 电电 流流 密密 度度（ m mA A/ /g g） 5 50 0 1 10 00 00 0 2 20 00 00 0 5 50 00 00 0 8 80 00 00 0 成成 型型 密密 度度（ g g/ /c cm m3 3） 防防 化化 院院 2 27 72 2 2 22 20 0 1 19 98 8 1 16 62 2 1 13 33 3 0 0. .7 72 2 巨巨 容容 用用 炭炭 1 19 90 0 1 14 49 9 1 12 29 9 8 83 3 未未 测测 0 0. .7 76 6 奥奥 威威 用用 炭炭 1 12 27 7 1 10 04 4 8 87 7

5、6 69 9 6 64 4 0 0. .6 65 5 质质量量比比容容量量（ F F/ /g g） 金金 正正 平平 炭炭 8 87 7 6 65 5 5 53 3 4 42 2 未未 测测 0 0. .6 68 8 编编 号号 比比 容容 量量 （ F F/ /g g） 内内 阻阻 （ m m ） 生生 产产 厂厂 家家 A AC CC C- -5 50 07 7- -2 25 5 3 30 0 2 2. .4 48 8 松松 下下 电电 器器 产产 业业 中中 央央 研研 究究 所所 A AC CC C- -5 50 09 92 2- -2 25 5 2 25 5 3 3. .4 40 0

6、 松松 下下 电电 器器 产产 业业 中中 央央 研研 究究 所所 电电 容容 炭炭 2 24 4 2 2. .7 71 1 三三 菱菱 化化 学学 A AC C- -7 70 01 1 3 35 5 2 2. .5 53 3 防防 化化 研研 究究 院院 第第 一一 研研 究究 所所 v 性能要求：性能要求：v EPCOS AG（德国）（德国） 电容器模块电容器模块 Ness cap（韩国）（韩国） Ness cap（韩国）（韩国） Maxwell（美国）（美国） Maxwell（美国）（美国）2700F450F ESMA（俄罗斯）（俄罗斯） ESMA（俄罗斯）（俄罗斯）电容器单体电容器单体

7、电容器模块电容器模块 Nippon chemi-Con （日本）（日本） Elna （美国）（美国） Elna （美国）（美国）鼓型、扭扣型、圆柱型鼓型、扭扣型、圆柱型 Cooper Industries （美国）（美国） Cooper Industries （美国）（美国） Matsushita （日本）（日本） Matsushita （日本）（日本） NEC-Tokin（日本）（日本） NEC-Tokin（日本）（日本） Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚） Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚） Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚）小型超级电容器小型超级电容器 各种微处理机各种微处理机 玩

8、具车玩具车 闪光灯闪光灯 电动手工具电动手工具大型超级电容器大型超级电容器 各种交通工具各种交通工具 电网电网UPSUPS 医院手术室医院手术室 核反应堆控制核反应堆控制 防护设备防护设备 航空通讯设备航空通讯设备 无线电通讯系统无线电通讯系统 电力高压开关的分合闸操作电力高压开关的分合闸操作 电阻焊机及科研测试设备等电阻焊机及科研测试设备等Supercapacitor 100 kW UPS by Sizuki Electric上海电容公交车上海电容公交车如果是如果是内燃机内燃机可减小其设计功率，可减小其设计功率，减轻重量，节省油料，降低污染；减轻重量，节省油料，降低污染；如是如是燃料电池燃料

9、电池可减小，可减小， 简化设简化设计计如是如是各种蓄电池各种蓄电池可延长电池寿可延长电池寿命，节省电能。命，节省电能。 HONDA燃料电池燃料电池/超级电容器小轿车超级电容器小轿车1 回收能量回收能量2 辅助启动辅助启动3 稳定电源稳定电源日产汽车公司日产汽车公司2002年推出的年推出的超级电容器混合电动卡车超级电容器混合电动卡车u 超级电容器的应用：超级电容器的应用：超级电容器超级电容器 电池电池+ +超级电容器：超级电容器：可提供可提供高的电能量和电功率高的电能量和电功率，满足电动汽车，满足电动汽车启动、加速、爬坡、制动之大功率需求。启动、加速、爬坡、制动之大功率需求。u 未来重要应用领域

10、：未来重要应用领域： 电动汽车电动汽车领域领域 航天领域航天领域 能量存储领域能量存储领域小型超级电容器小型超级电容器用途：用途：小电流长时间放电小电流长时间放电领域：领域：可用在小功率电子及电动玩具产品中做备用电源，或在带时钟的应可用在小功率电子及电动玩具产品中做备用电源，或在带时钟的应 用上进行数据存储，如录音机、用上进行数据存储，如录音机、MP3MP3、家用电器等。、家用电器等。超级电容器超级电容器 中型超级电容器中型超级电容器用途：用途：多用于大电流的短时放电多用于大电流的短时放电领域：领域：在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，注重数据保护和备份，在有记忆储存功能的电子产品中做后备

11、电源，注重数据保护和备份， 适用于带适用于带CPUCPU的智能家电、工控、仪器仪表和通讯领域中。的智能家电、工控、仪器仪表和通讯领域中。超级电容器超级电容器大型超级电容器组大型超级电容器组超级电容器超级电容器用途：用途：储能使用储能使用领域：领域：电动汽车和混合电动汽车做动力源电动汽车和混合电动汽车做动力源 太阳能储能方面太阳能储能方面 军事领域军事领域 美国宇航局美国宇航局(NASA)(NASA)发明的一种便携式电化学电容器，发明的一种便携式电化学电容器，可供应可供应大电流脉冲大电流脉冲( (瞬间电流瞬间电流600-800A)600-800A)，其特点为，其特点为高效、长寿命、高效、长寿命、

12、全固态离子体材料全固态离子体材料，无酸碱介质。无酸碱介质。v 有机电解液双电层电容器有机电解液双电层电容器 研制高比容量炭电极材料；研制高比容量炭电极材料； 研制电压窗口宽的电解液体系；研制电压窗口宽的电解液体系； 缩体减重的电容器制备工艺。缩体减重的电容器制备工艺。比能量：比能量：75 wh/kg （电极材料）（电极材料）最大比功率最大比功率：5 Kw/kg工作电压：工作电压：3.8V “Nanogate Capacitor”2004 Skeleton Nanolaboratory ，2.7 V v 发展发展高高比表面的纳米金属氧化物（或氮比表面的纳米金属氧化物（或氮化物）化物）准电容储能的准电