超級電容器簡介

1、匯報人：趙苗苗一、研究背景一、研究背景二、超級電容器概況二、超級電容器概況三、超級電容器電解液分類三、超級電容器電解液分類報告內(nèi)容報告內(nèi)容一、研究背景一、研究背景內(nèi)燃機內(nèi)燃機化石燃料短缺、化石燃料短缺、污染環(huán)境污染環(huán)境燃料電池、燃料電池、化學(xué)電池化學(xué)電池使用壽命短、使用壽命短、低溫性能差低溫性能差超級電容器超級電容器循環(huán)壽命長、循環(huán)壽命長、功率密度高功率密度高 超級電容器主要由電極材料、隔膜和電解液組成。超級電容器主要由電極材料、隔膜和電解液組成。許多科研工許多科研工作者都致力于電極材料的研究作者都致力于電極材料的研究 。其結(jié)構(gòu)主要分為卷繞式和疊片式。其結(jié)構(gòu)主要分為卷繞式和疊片式。二、超級電容

2、器概況二、超級電容器概況5超級電容器的分類超級電容器的分類 工作原理工作原理雙電層電容器雙電層電容器法拉第準(zhǔn)電容器（贋電容）法拉第準(zhǔn)電容器（贋電容） 混合電容器混合電容器2.1 超級電容器的分類及工作原理超級電容器的分類及工作原理雙電層電容器雙電層電容器是基于電極是基于電極/電解液界面電荷分離所產(chǎn)生的雙電層電容。電解液界面電荷分離所產(chǎn)生的雙電層電容。電極材料以活性炭為主。電極材料以活性炭為主。超級電容器工作原理超級電容器工作原理法拉第電容器法拉第電容器混合電容器混合電容器在電極表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上在電極表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上, 電活性物質(zhì)進行電活性物質(zhì)進行高度可逆的化學(xué)吸

3、附、脫附或氧化還原反應(yīng)高度可逆的化學(xué)吸附、脫附或氧化還原反應(yīng)。電極材料以金。電極材料以金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔餅橹鳌傺趸锘驅(qū)щ娋酆衔餅橹?。一個電極采用活性炭電極，另一電極采用贋電容電極材料或一個電極采用活性炭電極，另一電極采用贋電容電極材料或電池材料。既存在雙電層電容，也存在法拉第電容。電池材料。既存在雙電層電容，也存在法拉第電容。超級電容器工作原理超級電容器工作原理傳統(tǒng)電容器傳統(tǒng)電容器超級電容器超級電容器蓄電池蓄電池額定充電時間10-610-3 s1-30 s1-5 h額定放電時間10-610-3 s1-30 s0.3-3 h能量密度/0.11-1020-180功率密度/100001000

4、-200050-300充放電效率0.90.9-0.950.7-0.85循環(huán)壽命幾乎無限100000500-20001KgWh-1gKW 表表1.1 超級電容器、傳統(tǒng)電容器和蓄電池的特性比較超級電容器、傳統(tǒng)電容器和蓄電池的特性比較2.2 超級電容器的特點超級電容器的特點2.2 超級電容器的特點超級電容器的特點功率密度高功率密度高超級電容器超級電容器特點特點充放電效率高充放電效率高工作溫度范圍寬工作溫度范圍寬綠色環(huán)保綠色環(huán)保循環(huán)壽命循環(huán)壽命長長2.3 超級電容器的應(yīng)用超級電容器的應(yīng)用超級電容器的超級電容器的應(yīng)用應(yīng)用軍事領(lǐng)域軍事領(lǐng)域航天航空航天航空電動汽車電動汽車太陽能、風(fēng)能發(fā)電太陽能、風(fēng)能發(fā)電電子

5、產(chǎn)品電子產(chǎn)品智能儀表智能儀表三、超級電容器電解液分類三、超級電容器電解液分類酸性電解液：酸性電解液：堿性電解液：堿性電解液：中性電解液：中性電解液：H2SO4水溶液體系KOH水溶液體系KCl水溶液體系優(yōu)點優(yōu)點：電導(dǎo)率高，內(nèi)阻低。缺點缺點：分解電壓較低，電化學(xué)窗口窄；低溫性能差。水系電解液水系電解液超級電容器超級電容器用用電解液一般分為水系電解液、離子液體電電解液一般分為水系電解液、離子液體電解液、固體及凝膠電解液解液、固體及凝膠電解液以及以及有機電解液有機電解液 。離子液體電解液離子液體電解液一類由于陰、陽離子極不對稱和空間阻礙一類由于陰、陽離子極不對稱和空間阻礙,導(dǎo)致離導(dǎo)致離子靜電勢較低子靜

6、電勢較低,完全由離子組成的液態(tài)物質(zhì)完全由離子組成的液態(tài)物質(zhì)。三、超級電容器電解液分類三、超級電容器電解液分類優(yōu)點優(yōu)點：幾乎無蒸汽壓、不爆炸、不揮發(fā)；離子導(dǎo)電率高；電化學(xué)窗口寬。缺點缺點：黏度過高；成本較大。固體、凝膠電解液固體、凝膠電解液固體電解質(zhì)或凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物、電解質(zhì)固體電解質(zhì)或凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物、電解質(zhì)鹽、低分子有機溶劑組成。鹽、低分子有機溶劑組成。優(yōu)點優(yōu)點：無電解液泄漏，比能量高，工作電壓較高。缺點缺點：電解質(zhì)鹽在聚合物中溶解度相對較低，電導(dǎo)率較低，電極/電解質(zhì)之間接觸情況很差。有機電解液有機電解液 超級電容器有機電解液體系主要由強離解能力的超級電容器有機電解液體系主要

7、由強離解能力的有機溶劑有機溶劑、產(chǎn)生高電導(dǎo)率、產(chǎn)生高電導(dǎo)率的的電解質(zhì)電解質(zhì)及少量改善電容器性能的及少量改善電容器性能的添加劑添加劑組成。組成。有機溶劑有機溶劑：電解質(zhì)：電解質(zhì)：添加劑：添加劑：碳酸丙烯酯（PC）、乙腈（AN）等優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：四氟硼酸四乙基銨、雙草酸硼酸鋰等導(dǎo)電添加劑、阻燃劑、過充保護劑等工作電壓較高、工作溫度范圍寬工作電壓較高、工作溫度范圍寬電導(dǎo)率較低，溶劑易揮發(fā)電導(dǎo)率較低，溶劑易揮發(fā)有機電解液重要性能指標(biāo)有機電解液重要性能指標(biāo)(1) 分解電壓寬分解電壓寬：U 2.7V(2)(2)電電導(dǎo)導(dǎo)率高率高： 13.8mS/cm13.8mS/cm(3)(3)使用的溫度范圍寬使用的溫度范圍寬:-40:-40