超级电容器可以归为哪些类型?

发布时间:2022-04-14 阅读量:1442 来源: 我爱方案网整理 发布人: Aurora

超级电容器是一种电容量可达数千法拉的极大容量电容器。根据电容器的原理,电容量取决于电极间距离和电极表面积,为了得到如此大的电容量,要尽可能缩小超级电容器电极间距离、增加电极表面积,为此,采用双电层原理和活性炭多孔化电极。

 

电容器

 

双电层介质在电容器的二个电极上施加电压时,在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带的电荷极性相反的电荷并被束缚在介质界面上,形成事实上的电容器的二个电极。二个电极的距离非常小,只有几nm.同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积,可以达到200 m2/g。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言,超级电容器的这一特性介于传统电容器与电池之间。当二个电极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上的电荷不会脱离电解液,超级电容器处在正常工作状态(通常在3 V以下),如果电容器二端电压超过电解液的氧化还原电极电位,那么,电解液将分解,处于非正常状态。随着超级电容器的放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液界面上的电荷响应减少。由此可以看出超级电容器的充放电过程始终是物理过程,没有化学反应,因此性能是稳定的,与利用化学反应的蓄电池不同。

 

目前超级电容器可归为以下几类:双层电容器,由高表面碳电极在水溶液电解质(如硫酸等)或有机电解质溶液中形成的双电层电容。双电层是在电极材料(包括其空隙中)与电解质交界面两侧形成的,双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量,因此电极材料和电解质对电容量的影响最大。一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料,其比表面积可达1000-3000m2/g,比电容可达280F/g。赝电容器由电极表面上或者体相中的二维或准二维空间上发生活性材料的欠电位沉积,形成高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应产生和电极充电电位有关的电容,又称法拉第准电容;典型的赝电容器是由金属氧化物,如氧化钌构成的,其比电容高达760F/g。但由于氧化钌太贵,现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代;


电容器

 

混合电容器由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。目前在水溶液电解质体系中,已有碳/氧化镍混合电容器产品,同时正在发展有机电解质体系的碳/碳(锂离子嵌入反应碳材料)、碳/二氧化锰等混合电容器。此外,若按照电容器采用的电极材料分类,则可分为碳基型、氧化物型和导电聚合物型;而按采用的电解质类型分类,则又分为水溶液电解质型和非水电解质型(主要为有机电解质型)。在有机电解质溶液中,电容器的工作电压可提高至2.5V以上。超级电容器的脉冲功率性能、较长的应用产品寿命、能够在极端的温度环境中可靠操作的特点,完全适合于那些需要在几分之一秒至几分钟时间的重复电能脉冲的应用环境。


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