黃金電容

超級電容原理并非新技術(shù)，常見的超級電容器大多是雙電層結(jié)構(gòu)，同電解電容器相比，這種超級電容器能量密度和功率密度都非常高。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，超級電容器儲存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點。

其基本原理為:當向電極充電時，處于理想極化電極狀態(tài)的電極表面電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子，使這些離子附于電極表面上形成雙電荷層，構(gòu)成雙電層電容。由于兩電荷層的距離非常小(一般0.5nm以下)，再加之采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍的增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。

黃金電容超級電容器超級電容器的類型比較多，按不同方式可以分為多種產(chǎn)品，以下作簡單介紹。

按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器:

雙電層型超級電容器，包括

1.活性碳電極材料，采用了高比表面積的活性炭材料經(jīng)過成型制備電極。

2.碳纖維電極材料，采用活性炭纖維成形材料，如布、氈等經(jīng)過增強，噴涂或熔融金屬增強其導電性制備電極。

3.碳氣凝膠電極材料，采用前驅(qū)材料制備凝膠，經(jīng)過炭化活化得到電極材料。

4.碳納米管電極材料，碳納米管具有極好的中孔性能和導電性，采用高比表面積的碳納米管材料，可以制得非常優(yōu)良的超級電容器電極。

以上電極材料可以制成:

1.平板型超級電容器，在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極，另外也有Econd公司產(chǎn)品為典型代表的多層疊片串聯(lián)組合而成的高壓超級電容器，可以達到300V以上的工作電壓。

2.繞卷型溶劑電容器，采用電極材料涂覆在集流體上，經(jīng)過繞制得到，這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。

贗電容型超級電容器:

超級電容器包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料，金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料，活性炭作為負極材料制備的超級電容器，導電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經(jīng)P型或N型或P/N型摻雜制取電極，以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度，除NiOx型外，其它類型多處于研究階段，還沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

按電解質(zhì)類型可以分為水性電解質(zhì)和有機電解質(zhì)類型:

水性電解質(zhì)，包括以下幾類

1.酸性電解質(zhì)，多采用36%的H2SO4水溶液作為電解質(zhì)。

2.堿性電解質(zhì)，通常采用KOH、NaOH等強堿作為電解質(zhì)，水作為溶劑。

3.中性電解質(zhì)，通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質(zhì)，水作為溶劑，多用于氧化錳電極材料的電解液。

有機電解質(zhì)

通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質(zhì)，有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶劑，電解質(zhì)在溶劑中接近飽和溶解度。

另外還可以分為:

1.液體電解質(zhì)超級電容器，多數(shù)超級電容器電解質(zhì)均為液態(tài)。

2.固體電解質(zhì)超級電容器，隨著鋰離子電池固態(tài)電解液的發(fā)展，應用于超級電容器的電解質(zhì)也對凝膠電解質(zhì)和PEO等固體電解質(zhì)進行研究。

超級電容器 - 工藝

超級電容器超級電容器的工藝流程為:配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測→包裝。

超級電容器在結(jié)構(gòu)上與電解電容器非常相似，它們的主要區(qū)別在于電極材料。早期的超級電容器的電極采用碳，碳電極材料的表面積很大，電容的大小取決于表面積和電極的距離，這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離，使超級電容器的容值可以非常大，大多數(shù)超級電容器可以做到法拉級，一般情況下容值范圍可達1-5000F。

超級電容器通常包含雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔離物四個部件。超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量的。在超級電容器中，采用活性炭材料制作成多孔電極，同時在相對的兩個多孔炭電極之間充填電解質(zhì)溶液，當在兩端施加電壓時，相對的多孔電極上分別聚集正負電子，而電解質(zhì)溶液中的正負離子將由于電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上，從而形成雙集電層。

和充電電池相比，超級電容器具有充電時間短、功率密度高、使用壽命長、低溫特性好及無環(huán)境污染等優(yōu)勢，故可在眾多領(lǐng)域取代充電電池，并表現(xiàn)出在某些方面超越充電電池的特點，彌補了充電電池在使用中的不足，如:充電慢，充電電路復雜，使用壽命短等缺陷。超級電容器是一種新興的能提供強大脈沖功率的理想環(huán)保型物理二次電源。

1.可作為玩具電動機、語音IC、LED發(fā)光器等小功率電器的驅(qū)動電源。

2. 可在太陽能道燈、警示燈、航標燈等太陽能產(chǎn)品中代替充電電池做LED的電源。

3. 可用作小型UPS電源

4.可用于電子產(chǎn)品的時鐘芯片、靜態(tài)隨機存貯器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。如:數(shù)碼相機5.掌上電腦、電子門鎖、智能電表、遠程抄表系統(tǒng)、儀器儀表、程控交換機、稅控機、無繩電話等。

6.可在小型充電產(chǎn)品中代替充電電池。如:手搖發(fā)電手電筒。

7.可在水表、煤氣表中作電磁閥的后備電源。

黃金電容超級電容器如果使用不當會造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象;和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路;

1、黃金電容超級電容器不同于電池，在某些應用領(lǐng)域，它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結(jié)合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。

2、黃金電容超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。

3、黃金電容超級電容器的荷電狀態(tài)(SOC)與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復雜的換算。

4、黃金電容超級電容器與其體積相當?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰俊Ｔ谝恍┕β蕸Q定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。

5、黃金電容超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。

6、黃金電容超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。

7、黃金電容超級電容器可以反復循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個循環(huán)

超級電容器(supercapacitor,ultracapacitor)， 又叫電化學電容器(Electrochemical Capacitor, EC)、黃金電容、法拉第電容;包括雙電層電容器(Electrostatic double-layer capacitor)和贗電容器(Electrochemical pseudocapacitor),通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件、儲能過程是可逆的，可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個電容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。

超級電容器是建立在德國物理學家亥姆霍茲(1821~1894)提出的界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器。眾所周知，插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會出現(xiàn)符號相反的過剩電荷，從而使相間產(chǎn)生電位差。那么，如果在電解液中同時插入兩個電極，并在其間施加一個小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓，這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動，并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層。

它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生的極化電荷相似，從而產(chǎn)生電容效應，緊密的雙電層近似于平板電容器，但是，由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離要小得多，因而具有比普通電容器更大的容量。

雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較大，因此，可在無負載電阻情況下直接充電，如果出現(xiàn)過電壓充電的情況，雙電層電容器將會開路而不致?lián)p壞器件，這一特點與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電層電容器與可充電電池相比，可進行不限流充電，且充電次數(shù)可達10^6次以上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。

超級電容器(supercapacitor,ultracapacitor)，又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。同時，超級電容器是一種新型綠色環(huán)保的儲能器件(活性炭)，其具有效率極高、高電流容量、電壓范圍寬、使用溫度范圍廣、回卷使用壽命長、工作壽命長、免維護易保養(yǎng)、整合簡單、底成本等優(yōu)越的特性;綜合以上所訴，超級電容具有很廣闊的發(fā)展前景;