超级电容器综述

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1、超级电容器综述链接：www.china-nengyuan.com/tech/93673.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com超级电容器综述杨盛毅，文方(贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550003)摘要：超级电容器是一种介于常规电容器与化学电池二者之间的一种新型储能元件，它具有很高的放电功率、法拉级别的超大电容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命、免维护、经济环保等优点。本文介绍了超级电容器的原理、发展状况及特点。归纳了超级电容器应用研究状况，并指出使用中应注意的事项及解决方法。0引言超级电容器(Supercapacitors)是近几十年来，

2、国内外发展起来的一种介于常规电容器与化学电池二者之间的新型储能元件。它具备传统电容那样的放电功率，也具备化学电池储备电荷的能力。与传统电容相比，具备达到法拉级别的超大电容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命，充放电循环次数可达十万次以上，且不用维护；与化学电池相比，具备较高的比功率，且对环境无污染。因此，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置，它优越的性能得到各方的重视，目前发展十分迅速。1超级电容器的原理及发展状况1.1超级电容器的原理根据储存电能机理的不同分为两类：一类是基于高比表面积碳材料与溶液间界面双电层原理的双电层电容器(Electricdoubl

3、elayercapacitor，EDLC)；另一类是在电极材料表面或体相的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应，产生与电极充电电位有关的法拉第准电容(FaradayPseudo-capacitor)。实际上各种超级电容器的电容同时包含双电层电容和法拉第准电容两个分量，只是所占的比例不同而已。1.2超级电容器的发展状况1879年，亥姆霍茨(Helmholtz)发现界面双电层现象，提出了平板电容器的解释模型，但直到1957年Becker获得了双电层电容器的专利，才使得超级电容器的产品化有了新的突破。到目前超级电容器已有50多年的发

4、展历史，其间对于超级电容器的研究主要集中在寻找电极活性物质作为电极的研究上。今后人们将会继续研究与开发新颖的电极材料、选择合适的电解液、优化电容器的组装技术。目前电极材料可以分为三类：第一类是碳材料；第二类是过渡金属氧化物；第三类是导电聚合物材料。实际上，后两种物质作电极的性能要优于碳材料，但昂贵的贵金属材料以及性能不稳定的导电聚合物掺杂，使得后两类超级电容器的研究多限于实验室，短期内不太可能进行商业化。此外，还有使用不同正负电极材料的非对称型超级电容器(也称混合超级电容器或杂化超级电容器)，其储能能力大大增加。在超级电容器的产业化上，最早是1980年NEC/Tokin与1987

5、年松下三菱的产品。到20世纪90年代，Econd和ELIT推出了适合于大功率启动动力场合的电化学电容器。如今，Panasonic、NEC、EPCOS、Maxwell、Powerstor、Evans，SAFT，Cap-xx，NESS等公司在超级电容器方面的研究均非常活跃。总的来说，目前美国、日本、俄罗斯的产品几乎占据了整个超级电容器市场，实现产业化的基本上都是双电层电容器。现将国外在电化学电容器方面的主要研究情况列于表1。页面1/3超级电容器综述链接：www.china-nengyuan.com/tech/93673.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com2

6、超级电容器的特点超级电容器作为一种新的储能元件，具有如下优点：1)超高电容量(0.1～50000F)。比同体积钽、铝电解电容器电容量大2000～50000倍。2)漏电流极小，具有电压记忆功能，电压保持时间长。3)功率密度高，可作为功率辅助器，供给大电流。4)充放电效率高，具有超长自身寿命和循环寿命，即使几年不用仍可保留原有的性能指标，充放电次数大于10万次。5)对过充放电有一定的承受能力，短时过压不会产生严重影响，能反复地稳定充放电。6)温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～+60℃。且免维护，环境友善。但是，目前超级电容器还有一些需要改进的地方，如能量密度较低，体积

7、能量密度较差，和电解电容器相比，工作电压较低，一般水系电解液的单体工作电压为0V～1.4V，且电解液腐蚀性强；非水系可以高达4.5V，实际使用的一般为3.5V，作为非水系电解液要求高纯度、无水，价格较高，并且非水系要求苛刻的装配环境。3超级电容器应用研究状况超级电容器作为大功率物理二次电源，在国民经济各领域用途十分广泛。各发达国家都把超级电容的研究列为国家重点战略研究项目。1996年欧共体制定了超级电容器的发展计划，日本“新阳光计划”中列出了超级电容器的研制，美国能源部及国防部也