骆王婷：超级电容器应用及未来发展趋势报告（21页）.pdf

1、超级电容器相关介绍超级电容器相关介绍研发中心 骆王婷2023.12.12主要内容010204超级电容器超级电容器起源起源 超级电容器超级电容器分类分类超级电容器与电池的超级电容器与电池的异同点异同点CONTENTS目目录录03 超级电容器应用及未来超级电容器应用及未来发展发展电容器电容器-存储电荷的容器存储电荷的容器一、超级电容器起源电容：电容是表示电容器存储电荷能力的物理量，其定义式为C=Q/U。电容器：电容器由两个被绝缘介质隔开又相互靠近的导体组成。电容器工作原理：电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存。电容器的参数：1、标

2、称容量；2、额定工作电压（耐压）；3、允许误差。容抗：XC=1/（2fc）f交流电频率，单位荷兹；c容量，单位法拉；XC容抗，单位。超级电容器超级电容器-更小的体积储存更多的电量，是普通电容器的四万倍更小的体积储存更多的电量，是普通电容器的四万倍一、超级电容器起源超级电容器的典型结构：(1)电源；(2)收集器；(3)极化电极；(4)亥姆霍兹双电层；(5)具有正负离子的电解质；(6)分离器超级电容器起源超级电容器起源一、超级电容器起源二、超级电容器分类双电层电容器双电层电容器二、超级电容器分类双电层电容(Electrical Double-Layer Capacitor)是超级电容器的一种，是一

3、种新型储能装置。双电层电容介于电池和电容之间，其极大的容量完全可以作为电池使用。双电层电容相比采用电化学原理的电池，其充放电过程完全没有涉及到物质的变化，所以其具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。双电层电容器双电层电容器电极材料电极材料二、超级电容器分类光学显微镜明场照明下的活性炭显微图表面积约为1500 m2/g的碳纳米管束的扫描电子显微镜图像单壁碳纳米管的扫描隧道显微镜图像一块硅凝胶石墨烯是一种由碳原子组成的原子级蜂窝状晶格超级电容器最常用的电极材料是各种形式的碳，如活性炭（AC）、碳纤维布（AFC）、碳气凝胶、石墨（石墨烯）和碳纳米管（CNT）。赝电容型超级

4、电容器赝电容型超级电容器二、超级电容器分类 赝电容器的工作原理是通过称为赝电容的还原-氧化反应、电吸附和嵌入过程在电极和电解质之间转移电子电荷来储存电能。在电化学电容器中，赝电容器是与EDLC一起构成超级电容器的重要组成部分。赝电容型超级电容器赝电容型超级电容器电极材料电极材料二、超级电容器分类金属化合物金属化合物包括金属硫化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属氮化物等，其中以金属氧化物为主，如RuO2、NiO、MnO2、Co3O4。导电聚合物导电聚合物导电聚合物有聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔等。会产生强烈的法拉第电子转移反应，且电阻很低。导电聚合物机械性能较弱，但导电性良好，等效串联电阻较低

5、，电容值较高。赝电容型超级电容器赝电容型超级电容器二、超级电容器分类MnO2电荷储存行为有两种机制：第一种为氧化还原反应。充电时：电解质中的离子（H+）在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面，而后通过界面的电化学反应：MnO2+H+e MnOOH而进入到电极表面的活性氧化物中，由于电极材料采用的是具有较大比表面积的氧化物，这样就会有相当多的这样的电化学反应发生，大量的电荷就被存储在电极中。放电时：进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。第二个机制为静电吸附。不是所有表现出法拉第行为的材料都可用作赝电容电极。如Ni(

6、OH)2，它是一种电池型电极（电流与电压曲线不呈线性关系）。二、超级电容器分类利用碳基材料与过渡金属氧化物/氢氧化物或者导电聚合物在材料层面上进行混合制备复合型以碳材料制备的电极做负极，金属氧化物/氢氧化物或者导电聚合物制备的电极做正极混合型复合型超级电容器分为复合型和混合型两种复合型超级电容器复合型复合型超级电容器超级电容器超级电容器超级电容器特性特性三、超级电容器应用及未来发展脉冲功率性能、较长的应用产品寿命、能够在极端的温度环境中可靠操作电动汽车（EV/HEV）军工轻轨航空电动自行车后备电源发电（风能发电、太阳能发电）通讯、消费和娱乐电子信号监控等