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浅谈超级电容发展前景

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龙源期刊网http://www.qikan.com.cn浅谈超级电容发展前景作者：梁涛来源：《科技视界》2014年第18期【摘要】超级电容作为一种新型储能装置，具有安全可靠、适用范围宽、绿色环保、易维护等特点，特别是具有超级储电能力，快速充电能力，是改善和解决电能动力应用的突破性元器件。目前世界上多个国家和企业争相研制和生产。【关键词】超级电容器；绿色环保；超级储电能力0前言当前，全球气候变暖，资源缺乏是摆在世界各国面前的一个重大课题，为此，应对的措施之一是世界各个国家和地区都在积极研发新的绿色环保型能源，而超级电容器生产所用的材料普遍为绿色环保。因此，超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品之一，正在为越来越多的国家和企业争相研制和生产。超级电容器又称超大容量电容器，具有电阻小、寿命超长、安全可靠、储能巨大、充电快速的特点，它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件，超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展，并将在某些领域取代传统蓄电池。1超级电容器的结构原理超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳，碳电极材料的表面积很大，电容的大小取决于表面积和电极的距离，这种碳电极的大表面积再加上很小的电极距离，使超级电容器的容值可以非常大，大多数超级电容器可以做到法拉级，一般情况下容值范围可达1-5000F。超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。在超级电容器中，采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的两个多孔炭电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成双集电层。超级电容器的工艺流程为：配料→混浆→制电极→裁片→组装→注液→活化→检测→包装。2超级电容的应用
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn超级电容作为一种新型储能装置，具有超级储电能力。在储能机理上，它是高度可逆的，寿命很长，可以千万次反复地冲、放电，而且具有很大的电流，此外具有很宽的电压范围和工作温度范围。它兼具传统电容器的大电流快速充放电特性与电池的储能特性，填补了普通电容器与电池之间比能量与比功率的空白，其放电比功率较蓄电池高近十倍，弥补了铝电解电容和可充电电池之间的技术缺口，同时又克服了两者的缺陷，既具有电池的能量贮存特性，又具有电容器的功率特性，它比传统电解电容器的能量密度高上千倍，可达1000W/kg数量级，而漏电流小数千倍。它具有高至数千法拉甚至上万法拉的超大电容量，储电能量大、时间长；能够瞬间释放数百至数千安培电流，大电流放电甚至短路也不会对其有任何影响；可充放电10万次以上而不需要任何维护和保养，寿命长达十年以上。它可用于以极大电流瞬间放电的工作状态，而不易产生发热着火等现象；充电时间很短，可在几秒之内完成，是一种理想的大功率二次电源。它可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染，具有安全可靠、适用范围宽、绿色环保、易维护等特点，是改善和解决电能动力应用的突破性元器件。正因为超级电容器的许多显著优势，在汽车（特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆）、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，因而被世界各国所广泛关注。电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。例如，新能源汽车是全球汽车行业重点关注的领域，超级电容器在混合能源汽车中所起的作用是十分重要的。在采用燃料电池供电的汽车中，如果结合使用超级电容器，那么燃料电池就可以满足持续供电需求，而不仅仅是峰值供电。超级电容器存储的能量在电动汽车中主要可以通过三种方式来使用：（1）它能够向汽车电气系统馈电，减轻车载发电机的负担；（2）起纯粹的增强作用，也就是说，在换挡时，增大电动机的扭矩，提高加速度；（3）启动辅助，使电动机从某个固定的状态启动加速汽车。这在某些需要反复启停的特殊操作中能够大大节省能源，同时大大的降低尾气排放，满足了现代化绿色环保的需要。此外，将超级电容器的强大性能和燃料电池结合起来，可以得到尺寸更小、重量更轻、价格更低廉的燃料电池系统，使氢燃料电池能够应用于多个领域。3结语电能和燃油的紧缺使人们开始寻找更多的替代能源，作为目前替代能源应用领域的一个极佳的技术解决方案，超级电容器在需要更高效更可靠电源的新技术领域中逐渐崭露头角。【参考文献】[1]朱修锋，景晓燕.金属氧化物超级电容器及其应用进展[J].功能材料与器件学报，2002，8（3）：325-330.
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn[2]MikeD.超级电容器应用于汽车的优势及前景[J].张鲁滨，译.汽车维修与保养，2004，5：53-55.[3]董恩沛.双电层电容器[J].电子科学技术，1981，8：19-21.[4]MaxwellT，RobertT.超级电容器提供重要的高功率特性[J].电子产品世界，2004，20：83-86.[5]董恩沛，蔡公和.5VDC2.2F双电层电容器[J].电子学报，1984，11（5）：15-18.[6]张治安，邓梅根，胡永达，等.电化学电容器的特点及应用[J].电子元件与材料，2003，22（11）：1-5.[7]薛洪发.超级电容器在变配电站直流系统中的应用[J].电气时代，2001，11：40-41.[8]ConwayBE.ElectrochemicalSupercapacitorsScientificFundamentalsandTechnologicalApplications[M].NewYork：PlenumPublishers，1999.[9]ConwayBE.Transitionfrom“supercapacitor”to“battery”behaviorinelectrochemicalenergystorage[J].JElectrochemSoc，1991，138（6）：1539.[10]袁国辉.电化学电容器[M].北京：化学工业出版社，2006.[责任编辑：汤静]

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