双电层型超级电容器的工作原理电介质

1、储能器件超级电容器简介储能器件超级电容器简介储能器件比能量Wh/kg比功率W/kg物理电容器物理电容器0.05104107超级电容器超级电容器0.220.0102104充电电池充电电池20200100,000可用温度范围可用温度范围-2060 -4070功率成本功率成本 /kW$75150$2550维护维护需要需要不需要不需要超级电容器的性能特点超级电容器的性能特点充放电效率、可充性、温度范围、环保性、循环性、安全性、功率成本、功率密度、循环稳定性超级电容器的结构超级电容器的结构集电极集电极隔膜隔膜电极材料电极材料有机玻璃夹板有机玻璃夹板电解液电解液超级电容器用电解液超级电容器用电解液 水系：

2、硫酸，氢氧化钾，硫酸钠等，其特点为水系：硫酸，氢氧化钾，硫酸钠等，其特点为电压低，导电性好，极性溶剂电压低，导电性好，极性溶剂 有机系：常见为锂盐有机系：常见为锂盐LiClOLiClO4 4或季胺盐或季胺盐TEABFTEABF4 4作作为电解质，聚碳酸酯为电解质，聚碳酸酯PCPC或乙腈或乙腈ACNACN为有机溶剂，为有机溶剂，其特点为电压较高，导电性中等，非极性溶剂其特点为电压较高，导电性中等，非极性溶剂 离子液体离子液体 ：咪唑类，吡咯烷类等离子液体，：咪唑类，吡咯烷类等离子液体，其特点为电压高，但导电性差其特点为电压高，但导电性差过渡金属氧化物（过渡金属氧化物（RuO2、MnO2、NiO等

3、）等）氧化钌电化学性能优越，但价格昂贵；氧化钌电化学性能优越，但价格昂贵；其它氧化物存在导电性较差、结构不稳定。其它氧化物存在导电性较差、结构不稳定。导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物等）导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物等）电化学活性高，循环稳定性能差电化学活性高，循环稳定性能差。双电层电容双电层电容超级电容器的电极材料超级电容器的电极材料活性炭活性炭碳气凝胶碳气凝胶碳纤维碳纤维碳纳米管碳纳米管石墨烯石墨烯比表面积大、孔径可调、导电性好，但是比电容偏低比表面积大、孔径可调、导电性好，但是比电容偏低赝电容赝电容超级电容器的分类超级电容器的分类双电层型双电层型依靠电解液/电极

4、界面的双电层储存电荷赝电容型赝电容型基于电极材料与电解液之间的快速氧化还原反应根据工作原理根据工作原理超级电容器超级电容器Potential (V)Current density (A/g)混杂型混杂型兼具双电层电容和赝电容双电层型超级电容器的工作原理双电层型超级电容器的工作原理0rACd 电介质-+-+-dC物理电容器电解液电解液+-+-+-+-+-ddC1C212111CCC双电层型超级电容器d 1nm利用电解液离子与电极表面静电吸引储能利用电解液离子与电极表面静电吸引储能赝电容型超级电容器的工作原理赝电容型超级电容器的工作原理v利用电极材料与电解液之间的氧化还原反应产利用电极材料与电解液

5、之间的氧化还原反应产生法拉第电荷储存电量。生法拉第电荷储存电量。v由于这种氧化还原反应是变电位反应，不存在由于这种氧化还原反应是变电位反应，不存在电压平台，具有电容特征，故称为赝电容反应，电压平台，具有电容特征，故称为赝电容反应，与恒电位的电池型氧化还原反应相区别。与恒电位的电池型氧化还原反应相区别。v根据反应发生的位置，赝电容反应可分为：根据反应发生的位置，赝电容反应可分为：表面氧化还原反应，和体相氧化还原反应。表面氧化还原反应，和体相氧化还原反应。n Ox+ eRed商用超级电容器商用超级电容器超级电容器的应用超级电容器的应用应用领域应用领域 电动汽车的动力电源电动汽车的动力电源 能量储放快，可回收刹车时得到的能量，使之再次用于车辆的加速启动和支持加速过程中。 太阳能、风能发电系统蓄电装置太阳能、风能发电系统蓄电装置 军事航天领域军事航天领域 可单独或与蓄电池一起构成电源系统，作为起动电源也可作为小型负载的驱动电源，用于坦克、飞机、火箭等作为起动电源；在人造卫星、宇宙飞船空间站电动车方面也有越来越多的应用小型电器和消费类电子产品小型电器和消费类电子产品 工业领