第七章超级电容器储能技术

1、第六章第六章 超级电容器超级电容器超级电容器是一种新型的储能原件，它的性能介于传统电超级电容器是一种新型的储能原件，它的性能介于传统电容器和电池之间，有很多优于传统电容器和电池的特点：容器和电池之间，有很多优于传统电容器和电池的特点：具有非常高的功率密度具有非常高的功率密度充电速度快充电速度快 使用寿命长使用寿命长 低温性能优越低温性能优越 漏电电流小漏电电流小成本低廉，对环境无污染成本低廉，对环境无污染（超级电容器名称的由来）（超级电容器名称的由来）一、一、 超级电容器发展简介超级电容器发展简介20世纪世纪80年代末年代末 ，由于电动汽车发展的需，由于电动汽车发展的需要，要，大尺寸超级电容器

2、大尺寸超级电容器的研制成为热点。的研制成为热点。 俄、欧、美、日等国列入国家研究计划俄、欧、美、日等国列入国家研究计划美国美国Surpercapacitor Symposium；从；从1991年年起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会；起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会； 美国能源部美国能源部制定了超级电容器的近期、中期、长期制定了超级电容器的近期、中期、长期的研究目标。的研究目标。 日本日本设立新电容器研究会；设立新电容器研究会； 将超级电容器研究列将超级电容器研究列入入“新阳光新阳光”计划。计划。 以以Saft牵头，牵头，欧盟组织欧盟组织电动车超级电容器的研制电动车超级电容器的

3、研制一、一、 超级电容器发展简介超级电容器发展简介我国从我国从90年代开始研制超级电容器及其电年代开始研制超级电容器及其电极材料。极材料。超级电容器及其关键材料的研制已纳超级电容器及其关键材料的研制已纳入入“十五十五”、 “十一五十一五” “863”计划中的部计划中的部分专项和主题：分专项和主题： 电动车专项电动车专项 纳米材料专项纳米材料专项 特种功能材料技术主题，等特种功能材料技术主题，等 投入力度投入力度与国外相比还有很大差距与国外相比还有很大差距 一、一、 超级电容器发展简介超级电容器发展简介它是一种电化学元件，但在其储能的过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的；化学电容储能机制

4、可分为：化学电容储能机制可分为： 双电层电容双电层电容-电极表面与电解液间双电层储能。电极表面与电解液间双电层储能。 准电容准电容-电极表面快速的氧化电极表面快速的氧化-还原反应储能。还原反应储能。相应的两类电极相应的两类电极-组成三种电容器组成三种电容器 双电层电容器双电层电容器 正、负极正、负极多孔炭多孔炭 准电容器准电容器 正、负极正、负极金属化合物、石墨、金属化合物、石墨、 导电聚合物。导电聚合物。 寿命短、电压低寿命短、电压低 混合电容器混合电容器 电压、能量密度高电压、能量密度高准电容原理（赝电容）准电容原理（赝电容）准电容的特点：准电容的特点：准电容的充放电过程是动力学高度可逆的

5、准电容的充放电过程是动力学高度可逆的,与原电池及与原电池及蓄电池不同蓄电池不同,但与静电电容类似。但与静电电容类似。这 种 电 化 学 能 量 储 存 系 统 首 先 由这 种 电 化 学 能 量 储 存 系 统 首 先 由 C o n w a y 等 与等 与CraiyofContinental集团合作集团合作,于于1975年开始并致力于这年开始并致力于这方面的研究工作方面的研究工作,研制出采用这种充放电原理的名为超研制出采用这种充放电原理的名为超电容的电容器。电容的电容器。这种充放电行为这种充放电行为,Ru的氧化物的氧化物(RuO2)表现最显著表现最显著,但其但其最早的表现形式是最早的表现

6、形式是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,产生高度可逆的化学吸附、脱附。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形成的真正的静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电电容相区别,称这样得到的电容为法拉第准称这样得到的电容为法拉第准(赝赝)电容。电容。法拉第准法拉第准(赝赝)电容不仅只在电极表面电容不仅只在电极表面,而且可在整个电而且可在整个电极内部产生极内部产生,因而可获得比双电层电容更高的电容量和因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下能量密度。在相同电极面积的情况下,法拉第准法拉第准(赝赝)电容电容可以是双电层电容量的可以是双电层电容量的10100倍。倍。 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v 性能要求：性能要求： 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