超級電容器的發(fā)展與研究

馬紅雷

摘 要：由于人類對能源需求量越來越多，對環(huán)境保護意識越來越強。發(fā)展清潔能源迫在眉睫。本研究探討了超級電容器的特點和超級電容器電極板材料發(fā)展。

關鍵詞：超級電容器；法拉第贗電容；雙電層；鈷酸銅；導電率

引言

隨著人們生活水平逐漸提高，工業(yè)水平不斷發(fā)展，煤炭和石化能源日漸枯竭，并且這種能源造成環(huán)境大量的污染，這就迫使人類開發(fā)新的可再生無污染的能源，目前人類能利用的清潔能源有，太陽能、風能、核能、水能等。這些能源我們幾乎都轉化為了電能。 而傳統(tǒng)的電能存儲裝置總是存在著很嚴重的不足，存儲的容量小，充電的時間長，充放電循環(huán)周期短等缺點。這就迫使人們研發(fā)新的更有價值的電能存儲器。

1、超級電容器的原理及分類

由于新科技不斷的發(fā)展，人類研發(fā)出一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型電能存儲裝置，這種存儲裝置具有壽命長、安全性高、可以快速充放電等優(yōu)點。我們稱之為“超級電容器”。目前這種電容器主要有三種：雙電層電容器、混合電容器和法拉第贗電容器。

雙電層電容器有兩個電層極板來存儲能量，通過充電在兩個電層極板間產(chǎn)生大量正負電荷，去掉電源后在兩個極板間接入外界電路，就可以實現(xiàn)放電，來完成一個充放電循環(huán)。

混合電容器的極板是一種新型的電容材料，它是以傳統(tǒng)的電池材料和新型的活性炭作為電容器的正負端。

法拉第贗電容器是在加入一個外電壓的作用下，電活性物質在電極板表層產(chǎn)生欠電壓沉積，形成贗電容，其工作原理如圖1。

2、超級電容器的特點

和傳統(tǒng)的物理型電容器相比，超級電容器有很多的優(yōu)點。首先能量密度高，單位面積存儲電量多，用的材料比較環(huán)保幾乎無污染。其次充放電時間短，可以進行大電流快速充電，很短的時間內就可以充滿，這就解決了傳統(tǒng)存儲器充電時間問題，并且對環(huán)境因素要求不高，再低溫和高溫環(huán)境下都能使用。最后循環(huán)使用壽命長，可循環(huán)充放電萬次以上。

3、超級電容器電極板材料發(fā)展

影響超級電容器性能參數(shù)的條件有很多，但主要的是電極板材料。目前應用最廣泛的是炭基材料，價格便宜存儲量大性價比較高。其次是導電聚合物電極材料，是采用半導體材料制成的高導電性能的電極材料。再次就是金屬氧化物電極材料，這種材料存儲能力強，并且很容易獲得。目前發(fā)展最快的新型材料是鈷酸銅材料電極板。它是具有導電率高、使用壽命長、耐腐蝕、自然界含量豐富、成本比較低廉等特點，而成為超級電容器材料的主流。

4、超級電容器在新能源領域的應用

在新能源領域，主要應用超級電容器的“工作溫度范圍廣，使用壽命長，沖放電速度快，功率密度大”等特點。比如說，用在風力發(fā)電方面，電動汽車與動力混合汽車方面，微電網(wǎng)及分布式儲能方面等。

5、結束語

由于人類對能源需求量越來越多，對環(huán)境保護意識越來越強。發(fā)展清潔能源迫在眉睫。這就迫使我們去研發(fā)新的超級存儲器才能滿足我們日常生活和工業(yè)的需求。

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