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双电层电容和法拉电容器的优缺点

2019-11-25

双电层电容:是在电极/溶液界面经过电子或离子的定向摆放形成电荷的对峙而发作的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极外表形成双电层;吊销电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层安稳,在正负极间发作相对安稳的电位差。这时对某一电极而言,会在一定间隔内(涣散层)发作与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其坚持电中性;超级电容当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中发作电流,溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性,这便是双电层电容超级电容模组的充放电原理。

法拉电容器:其理论模型是由Conway首先提出,是在电极外表和近外表或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行欠电位沉积,发作高度可逆的化学吸脱赞同氧化复原反响,发作与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的进程不只包含双电层上的存储,而且包含电解液离子与电极活性物质发作的氧化复原反响。当电解液中的离子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面时,会经过界面上的氧化复原反响而进入到电极外表活性氧化物的体相中,从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时,这些进入氧化物中的离子又会经过以上氧化复原反响的逆反响从头返回到电解液中,一起所存储的电荷经过外电路而释放出来,这便是法拉第准电容的充放电机理。

扣式双电层电容器.png

(1)充电速度快,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;

(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达1~50万次,没有“记忆效应”;

(3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;

(4)功率密度高,可达300W/KG~5000W/KG,相当于电池的5~10倍;

(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;

(6)超级电容器生产厂家充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护;

(7)超低温特性好,温度范围宽-40℃~+70℃;

(8)检测方便,剩余电量可直接读出;

(9)容量范围通常0.1F--1000F 。

牛角式双电层电容器.jpg

缺点

如果使用不当会造成电解质泄漏等现象;

和铝电解电容器相比,它内阻较大,因而不可以用于交流电路;

超级电容模组优点

很小的体积下达到法拉级的电容量;

无须特别的充电电路和控制放电电路;

和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响;

从环保的角度考虑,它是一种绿色能源;

超级电容器可焊接,因而不存在像电池接触不牢固等问题;

引线式钛酸锂电池.jpg

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