第七章-超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)

1、第六章第六章 超級(jí)電容器超級(jí)電容器超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能原件，它的性能介于傳統(tǒng)電超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能原件，它的性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間，有很多優(yōu)于傳統(tǒng)電容器和電池的特點(diǎn)：容器和電池之間，有很多優(yōu)于傳統(tǒng)電容器和電池的特點(diǎn)：具有非常高的功率密度具有非常高的功率密度充電速度快充電速度快 使用壽命長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng) 低溫性能優(yōu)越低溫性能優(yōu)越 漏電電流小漏電電流小成本低廉，對(duì)環(huán)境無污染成本低廉，對(duì)環(huán)境無污染（超級(jí)電容器名稱的由來）（超級(jí)電容器名稱的由來）一、一、 超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介20世紀(jì)世紀(jì)80年代末年代末 ，由于電動(dòng)汽車發(fā)展的需，由于電動(dòng)汽車發(fā)展的需要，要，大尺寸超級(jí)電容器

2、大尺寸超級(jí)電容器的研制成為熱點(diǎn)。的研制成為熱點(diǎn)。 俄、歐、美、日等國列入國家研究計(jì)劃俄、歐、美、日等國列入國家研究計(jì)劃美國美國Surpercapacitor Symposium；從；從1991年年起，每年都舉辦一次國際性的超級(jí)電容器研討會(huì)；起，每年都舉辦一次國際性的超級(jí)電容器研討會(huì)； 美國能源部美國能源部制定了超級(jí)電容器的近期、中期、長(zhǎng)期制定了超級(jí)電容器的近期、中期、長(zhǎng)期的研究目標(biāo)。的研究目標(biāo)。 日本日本設(shè)立新電容器研究會(huì)；設(shè)立新電容器研究會(huì)； 將超級(jí)電容器研究列將超級(jí)電容器研究列入入“新陽光新陽光”計(jì)劃。計(jì)劃。 以以Saft牽頭，牽頭，歐盟組織歐盟組織電動(dòng)車超級(jí)電容器的研制電動(dòng)車超級(jí)電容器的

3、研制一、一、 超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介我國從我國從90年代開始研制超級(jí)電容器及其電年代開始研制超級(jí)電容器及其電極材料。極材料。超級(jí)電容器及其關(guān)鍵材料的研制已納超級(jí)電容器及其關(guān)鍵材料的研制已納入入“十五十五”、 “十一五十一五” “863”計(jì)劃中的部計(jì)劃中的部分專項(xiàng)和主題：分專項(xiàng)和主題： 電動(dòng)車專項(xiàng)電動(dòng)車專項(xiàng) 納米材料專項(xiàng)納米材料專項(xiàng) 特種功能材料技術(shù)主題，等特種功能材料技術(shù)主題，等 投入力度投入力度與國外相比還有很大差距與國外相比還有很大差距 一、一、 超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介超級(jí)電容器發(fā)展簡(jiǎn)介它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的；化學(xué)電容儲(chǔ)能機(jī)制

4、可分為：化學(xué)電容儲(chǔ)能機(jī)制可分為： 雙電層電容雙電層電容-電極表面與電解液間雙電層儲(chǔ)能。電極表面與電解液間雙電層儲(chǔ)能。 準(zhǔn)電容準(zhǔn)電容-電極表面快速的氧化電極表面快速的氧化-還原反應(yīng)儲(chǔ)能。還原反應(yīng)儲(chǔ)能。相應(yīng)的兩類電極相應(yīng)的兩類電極-組成三種電容器組成三種電容器 雙電層電容器雙電層電容器 正、負(fù)極正、負(fù)極多孔炭多孔炭 準(zhǔn)電容器準(zhǔn)電容器 正、負(fù)極正、負(fù)極金屬化合物、石墨、金屬化合物、石墨、 導(dǎo)電聚合物。導(dǎo)電聚合物。 壽命短、電壓低壽命短、電壓低 混合電容器混合電容器 電壓、能量密度高電壓、能量密度高準(zhǔn)電容原理（贗電容）準(zhǔn)電容原理（贗電容）準(zhǔn)電容的特點(diǎn)：準(zhǔn)電容的特點(diǎn)：準(zhǔn)電容的充放電過程是動(dòng)力學(xué)高度可逆的

5、準(zhǔn)電容的充放電過程是動(dòng)力學(xué)高度可逆的,與原電池及與原電池及蓄電池不同蓄電池不同,但與靜電電容類似。但與靜電電容類似。這 種 電 化 學(xué) 能 量 儲(chǔ) 存 系 統(tǒng) 首 先 由這 種 電 化 學(xué) 能 量 儲(chǔ) 存 系 統(tǒng) 首 先 由 C o n w a y 等 與等 與CraiyofContinental集團(tuán)合作集團(tuán)合作,于于1975年開始并致力于這年開始并致力于這方面的研究工作方面的研究工作,研制出采用這種充放電原理的名為超研制出采用這種充放電原理的名為超電容的電容器。電容的電容器。這種充放電行為這種充放電行為,Ru的氧化物的氧化物(RuO2)表現(xiàn)最顯著表現(xiàn)最顯著,但其但其最早的表現(xiàn)形式是最早的表現(xiàn)

6、形式是H在在Pt或或Pb在在Au上進(jìn)行欠電位沉積上進(jìn)行欠電位沉積,產(chǎn)生高度可逆的化學(xué)吸附、脫附。產(chǎn)生高度可逆的化學(xué)吸附、脫附。為與雙電層電容及電極與電解液界面形成的真正的靜為與雙電層電容及電極與電解液界面形成的真正的靜電電容相區(qū)別電電容相區(qū)別,稱這樣得到的電容為法拉第準(zhǔn)稱這樣得到的電容為法拉第準(zhǔn)(贗贗)電容。電容。法拉第準(zhǔn)法拉第準(zhǔn)(贗贗)電容不僅只在電極表面電容不僅只在電極表面,而且可在整個(gè)電而且可在整個(gè)電極內(nèi)部產(chǎn)生極內(nèi)部產(chǎn)生,因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度。在相同電極面積的情況下能量密度。在相同電極面積的情況下,法拉第準(zhǔn)法拉第準(zhǔn)(贗贗)電容電容可以是雙電層電容量的可以是雙電層電容量的10100倍。倍。 各指各指標(biāo)間標(biāo)間相互相互矛盾矛盾v 濃度越高，靜態(tài)電位越高，越易析濃度越高，靜態(tài)電位越高，越易析氧，電極越不穩(wěn)定。氧，電極越不穩(wěn)定。 高溫處理高溫處理的影響的影響v 性能要求：性能要求： 電池電池+ +超級(jí)電容器：超級(jí)電容器：可提供可提供高的電能量和電功率高的電能量和電功率，滿