電化�(xué)電容器是一種新型的�(chǔ)能裝置,它介于電容器和電池之�,既具有電容器可以快速充放電的特�(diǎn),又具有電化�(xué)電池的儲(chǔ)能機(jī)�。由于其具有高功率和�(zhǎng)壽命,又被稱為超大容量電容器、超�(jí)電容�。目前其已形成可專門的技�(shù)、并正在快速的�(fā)展中�
隨著科學(xué)技�(shù)的發(fā)�,人類生活環(huán)境的提高,對(duì)能源的要求也越來越多樣化,也要求�(chǔ)能設(shè)備具有更高的能量密度和功率密�,來替代或者輔助當(dāng)前使用的電池。對(duì)電動(dòng)汽車�(fā)展的要求更促使了�(duì)新型�(chǔ)能設(shè)備的研制�
電化�(xué)電容器是上�(gè)世紀(jì)90年代�(fā)展起來的,它兼有常規(guī)物理介質(zhì)電容器和蓄電池的雙重特�,但其比能量、比電容是常�(guī)電容器的1000倍以上,并且具有充電�(幾秒�)、循�(huán)壽命�(zhǎng)(105�)、環(huán)境適�(yīng)性強(qiáng)、無記憶效應(yīng)、免維護(hù)、對(duì)�(huán)境無污染等優(yōu)�(diǎn)以及良好的脈沖充放電性能和大容量?jī)?chǔ)能性能,尤其可解決新一代數(shù)字通訊�(shè)�、高功率軍事裝備�(duì)功率密度越來越高的需求問題。蓄電池和EC組成的混合電�-電容系統(tǒng)(Battery capacitor hybrid)可防止電池的過量消耗和劣化,增�(qiáng)電池壽命,且使整�(gè)電源系統(tǒng)的總重量大大減輕�
電化�(xué)電容器一般以二氧化釕或者導(dǎo)體聚合物等材料為�(yáng)�,以氧化還原反應(yīng)的機(jī)制存�(chǔ)電荷的儲(chǔ)能裝��
作為一種新型儲(chǔ)能元件,其特�(diǎn)如下�
1、電化學(xué)電容器的電容量大,可高達(dá)法拉�(jí)甚至上萬法拉,能�?qū)崿F(xiàn)快速充放電和大電流�(fā)��
2、功率密度高、壽命長(zhǎng),電化學(xué)電容器比蓄電池具有更高的功率密度(可達(dá)1000W/kg�(shù)量級(jí))、和更長(zhǎng)的循�(huán)使用壽命(充放電次�(shù)可達(dá)10萬次)�
3、環(huán)保節(jié)�,電化學(xué)電容器可在極低溫等極端惡劣的�(huán)境中使用,并且無�(huán)境污��
電化�(xué)電容器的研究主要集中于高性能電極材料的制�。碳素材料是最早被用于制造電化學(xué)電容器的電極材料,基于雙電層原理來實(shí)�(xiàn)電化�(xué)電容器的能量貯存�
�(duì)于碳材料,主要對(duì)活化方法�(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)�(xiàn)用硝酸活化處理后的活性炭在濃度為7mol/L的氫氧化鉀溶液中具有良好的電容性能。并且�(jìn)行了硝酸的濃度實(shí)�(yàn)和氨水活化時(shí)間的�(shí)�(yàn),發(fā)�(xiàn)容量隨硝酸濃度的增加而增�,隨氨水活化�(shí)間的增加而減�。由于碳基電容器正極容量�(yuǎn)小于�(fù)極容量,所以主要致力于開發(fā)新的正極材料與作為負(fù)極的碳電極組成混合電容器。用固相合成法制備Ag_2O作為超級(jí)電容器材�,通過循環(huán)伏安與恒流充放電等測(cè)試手段對(duì)Ag_2O電極及與作為�(fù)極的活性炭電極組成的電容�(jìn)行分�。結(jié)果表�,在7mol·L~(-1)KOH電解液中,Ag_2O電極�0.15�0.35V(vs.Hg/HgO)的電壓范圍內(nèi)表現(xiàn)出了法拉第電容特�。在不同電流密度�,電極比容量�(dá)427.3�554.9 F·g~(-1),Ag_2O/活性炭單體電容器比電容�42.5�61.65F·g~(-1)。同�(shí)還對(duì)正極中Ag_2O的含量及�(dǎo)電劑�(duì)Ag_2O/活性炭單體電容器性能的影響�(jìn)行了研究。用固相合成法制備了α-PbO、�-PbO、PbO_2和MnO_2。用MnO_2作為超級(jí)電容器正極電極材料,并通過在正極活性物�(zhì)中加入不同的鉛的氧化物探討其�(duì)正極容量的影�。實(shí)�(yàn)表明添加β-PbO的MnO_2電極�7mol·L~(-1)KOH溶液中在-0.3�0.4V(vs Hg/HgO)的電壓范圍內(nèi)有良好的法拉第電容特性。添�2%�-PbO的MnO_2電極比容量達(dá)165.7�260F·g~(-1),比無添加劑的MnO_2電極的比容量高出62.5%,從實(shí)�(yàn)�(shù)�(jù)可見,添加的配比�(duì)電化�(xué)性能的影響較�,添加量�2%時(shí),電極具有良好的電容性能�
電化�(xué)電容器是上�(gè)世紀(jì)90年代�(fā)展起來的一種新型儲(chǔ)能裝�,具有良好的脈沖充放電性能和大容量?jī)?chǔ)能性能,其�(yīng)用前景廣泛�
1、軍事應(yīng)用:可作為新一代激光武�、潛�、導(dǎo)彈以及航天飛行器等高功率軍事裝備的點(diǎn)火與啟動(dòng)電源�
2、民事應(yīng)用:可作為未來環(huán)保型純電�(dòng)汽車、燃料電池的輔助電源,計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊系統(tǒng)等智能儀器的記憶支持電源,便攜式電動(dòng)工具的高脈沖能源,以及航�(biāo)�、交通信�(hào)�、戶外廣告燈的免維護(hù)電源。這種新型�(chǔ)能裝置可與太�(yáng)�、風(fēng)能等潔凈能源配套使用,白天由太陽(yáng)能提供能源并�(duì)EC充電,晚上則由EC釋放能源�
電化�(xué)電容器的壽命�(zhǎng)、功率高、環(huán)保節(jié)能,使得其在電動(dòng)汽車、通訊、消�(fèi)和娛樂電�、信�(hào)�(jiān)控等�(lǐng)域的電源�(yīng)用方面具有廣闊的市場(chǎng)前景。有�(yè)�(nèi)專家�(yù)�(cè),僅就中�(guó)市場(chǎng)而言,目前的年需求量可達(dá)2,150萬只,而整�(gè)亞太地區(qū)的總需求量則超�9,000萬只。美�(guó)市場(chǎng)研究公司Frost & Sullivan不久前發(fā)布的一份報(bào)告也�(yù)�(jì)�2002年到2009年之�,全球超�(jí)電容器產(chǎn)�(yè)的產(chǎn)量和銷售收入這兩�(xiàng)�(shù)�(jù)將分別以157%�49%的年�(fù)合增�(zhǎng)率保持高速增�(zhǎng)�