生(shēng)産和(hé)生(shēng)活最常見的鉛蓄電(diàn)池,可(kě)将電(diàn)能通(tōng)過化學反應儲藏起來(lái),到另一個(gè)場(chǎng)合或另一時(shí)段使用。鉛蓄電(diàn)池雖然造價較低(dī),但(dàn)也有(yǒu)相應的弱點,諸如能量轉換效率較低(dī)、電(diàn)池反複充放電(diàn)易老化導緻使用壽命短(duǎn)、比能量(Wh/kg)和(hé)比功率(W/kg)小(xiǎo)使設備笨重、充電(diàn)時(shí)間(jiān)長等;現在我們在手機上(shàng)使用的锂離子電(diàn)池,雖然也有(yǒu)許多(duō)優點,但(dàn)它價格昂貴且儲藏電(diàn)能有(yǒu)限,不能在大(dà)功率場(chǎng)合下使用;所以正在開(kāi)發研制(zhì)的超級電(diàn)容電(diàn)池,相比較而言,就有(yǒu)着一般電(diàn)池無可(kě)比拟的優點,它的前景不可(kě)限量。
結構
超級電(diàn)容的容量比通(tōng)常的電(diàn)容器(qì)大(dà)得(de)多(duō)。由于其容量很(hěn)大(dà),對外表現和(hé)電(diàn)池相同,因此也稱作(zuò)“電(diàn)容電(diàn)池”或說“黃金電(diàn)池”。超級電(diàn)容器(qì)電(diàn)池也屬于雙電(diàn)層電(diàn)容器(qì),它是目前世界上(shàng)已投入量産的雙電(diàn)層電(diàn)容器(qì)中容量最大(dà)的一種,其基本原理(lǐ)和(hé)其它種類的雙電(diàn)層電(diàn)容器(qì)一樣,都是利用活性炭多(duō)孔電(diàn)極和(hé)電(diàn)解質組成的雙電(diàn)層結構獲得(de)超大(dà)的容量。
傳統物理(lǐ)電(diàn)容中儲存的電(diàn)能來(lái)源于電(diàn)荷在兩塊極闆上(shàng)的分離,兩塊極闆之間(jiān)為(wèi)真空(kōng)(相對介電(diàn)常數(shù)為(wèi)1)或一層介電(diàn)物質(相對介電(diàn)常數(shù)為(wèi)ε)所隔離,電(diàn)容值為(wèi):C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中A為(wèi)極闆面積,d為(wèi)介質厚度。所儲存的能量為(wèi): E = C (ΔV)2/2,其中C為(wèi)電(diàn)容值,ΔV為(wèi)極闆間(jiān)的電(diàn)壓降.可(kě)見,若想獲得(de)較大(dà)的電(diàn)容量,儲存更多(duō)的能量,必須增大(dà)面積A或減少(shǎo)介質厚度d,但(dàn)這個(gè)伸縮空(kōng)間(jiān)有(yǒu)限,導緻它的儲電(diàn)量和(hé)儲能量較小(xiǎo)。
工作(zuò)原理(lǐ)
雙電(diàn)層電(diàn)容器(qì)中,采用活性炭材料制(zhì)作(zuò)成多(duō)孔電(diàn)極,同時(shí)在相對的碳多(duō)孔電(diàn)極之間(jiān)充填電(diàn)解質溶液,當在兩端施加電(diàn)壓時(shí),相對的多(duō)孔電(diàn)極上(shàng)分别聚集正負電(diàn)子,而電(diàn)解質溶液中的正負離子将由于電(diàn)場(chǎng)作(zuò)用分别聚集到與正負極闆相對的界面上(shàng),從而形成兩個(gè)集電(diàn)層,相當于兩個(gè)電(diàn)容器(qì)串聯,由于活性碳材料具有(yǒu)≥1200m2/g的超高(gāo)比表面積(即獲得(de)了極大(dà)的電(diàn)極面積A),而且電(diàn)解液與多(duō)孔電(diàn)極間(jiān)的界面距離不到1nm(即獲得(de)了極小(xiǎo)的介質厚度d),根據前面的計(jì)算(suàn)公式可(kě)以看出,這種雙電(diàn)層電(diàn)容器(qì)比傳統的物理(lǐ)電(diàn)容的容值要大(dà)很(hěn)多(duō),比容量可(kě)以提高(gāo)100倍以上(shàng), 從而使單位重量的電(diàn)容量可(kě)達100F/g,并且電(diàn)容的內(nèi)阻還(hái)能保持在很(hěn)低(dī)的水(shuǐ)平,碳材料還(hái)具有(yǒu)成本低(dī),技(jì)術(shù)成熟等優點。從而使利用電(diàn)容器(qì)進行(xíng)大(dà)電(diàn)量的儲能成為(wèi)可(kě)能,且在實際使用時(shí),可(kě)以通(tōng)過串聯或者并聯以提高(gāo)輸出電(diàn)壓或電(diàn)流。
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