超级电容电池原理

        超级电容器电池又叫双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一种新型储能装置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源,可提供超大电流的电力;用作车辆启动电源,启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高,可以全部或部分替代传统的蓄电池;用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车;用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源

        超级电容器由于石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发,取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点,一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短,可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源,并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此,世界各国(特别是西方发达国家)都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。

        其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面,而且还建立了专门的国家管理机构(如:美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等),制定国家发展计划,由国家投入巨资和人力,积极推进。就超级电容器技术水平而言,目前俄罗斯走在世界前面,其产品已经进行商业化生产和应用,并被第17届国际电动车年会(EVS—17)评为最先进产品,日本、德国、法国、英国、澳大利亚等国家也在急起直追,目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器,能够减少石油消耗,减轻对石油进口的依赖,有利于国家石油安全;有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题;有利于解决战车的低温启动问题。目前,国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研发

        超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知,插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差。那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器,但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。

超级电容电池特点

(1)充电速度快,只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95%以上;而现在使用面积最大的铅酸电池充电通常需要几个小时。

(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达50万次,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年。如果相应地和铅酸电池比较,它的使用寿命可达68年,且没有“记忆效应”。

(3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;

(4)功率密度高,可达300W/kg~5000W/kg,相当于普通电池的数十倍;比能量大大提高,铅酸电池一般只能达到200W/kg,而超级电容电池目前研发已可达10KW/kg,

(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;

(6)充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护;

(7)超低温特性好,使用环境温度范围宽达-40℃~+70℃;

(8)检测方便,剩余电量可直接读出;

(9)单体容量范围通常0.1F–3400F。

超级电容电池续航时间

        在研究电池技术的人很多,但是能够走下实验室,在市场上广泛推广的没有,我们依然在使用传统的锂电池。

        近日,美国中佛罗里达大学的科学家们研发出一种超级电容器电池原型,这种电池能够反复充电3万次。

        如果电池能够成功研发出来,这意味着超快充电池的续航将是当前锂电池的20倍。换句话说就是,你可以在几秒之内给手机充电,然后一整个星期都不需要再给手机充电。

        这种超级电容器电池之所以能够如此快速的充电,主要是因为它将电存储在材料表面,而非通过化学反应再存储。超级电容电池快用存储大量电子。

        大部分人在研究电池的时候会使用石墨,美国中佛罗里达大学选择了另外一种方案——2D金属材料,这种材料只有2个原子的厚度,围绕着一些小小的导电线缆,这些线缆使得电子能够从核心快速向外壳移动。这种解决方案使得电池不仅能够实现快速充电,而且密度大,能量多。

        听起来非常美好,和其他电池技术一样有发展前景,希望它不要像其他技术一样迟迟不能应用到市场中。

source:http://www.juda.cn/news/96808.html

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