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混合型超級(jí)電容器(鋰離子)的儲(chǔ)能特性講解

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2022-03-23 17:36:00【

電解電容器具有較高的工作電壓、良好的阻抗特性和頻率響應(yīng)特性,在電子技術(shù)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。鋁電解電容器漏電流大、容量穩(wěn)定性較差,鉭電解電容器基本可以克服鋁電解電容器在性能上的不足。但作為儲(chǔ)能元件,電解電容器儲(chǔ)能密度較低,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了脈沖功率技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

 

混合型超級(jí)電容器正是考慮到電解電容器優(yōu)異的耐壓特性,結(jié)合鉭電解電容器的陽(yáng)極和電化學(xué)電容器的陰極,再加上適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液,組成一種特殊的結(jié)構(gòu),使他同時(shí)具有電解電容器的高耐壓與電化學(xué)電容器的大容量、高儲(chǔ)能密度等優(yōu)點(diǎn)。

 

鋰離子混合超級(jí)電容器

 

 

即將陽(yáng)極用鉭電解電容器的陽(yáng)極代替,陰極依然采用電化學(xué)電容器的電極。因?yàn)殛帢O材料的比電容(Cc)很大,與陽(yáng)極電容量(Ca)相比,可視為Cc>>Ca,超級(jí)電容器的總電容CCa。說(shuō)明該混合型超級(jí)電容器的總電容量主要由陽(yáng)極電容Ca的大小來(lái)決定。又因?yàn)殛帢O材料的比電容很大,可以做的很薄,盡量減少其所占空間,剩余的有效空間可以用來(lái)擴(kuò)大陽(yáng)極。所以,只要在有效的空間內(nèi)盡可能地提高陽(yáng)極的電容量,就可以提高混合型超級(jí)電容器單位體積的儲(chǔ)能密度。

 

由于常規(guī)電化學(xué)超級(jí)電容器內(nèi)部沒(méi)有電介質(zhì),電解質(zhì)的擊穿電壓決定其工作電壓很低。而在混合型超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)中,借助在陽(yáng)極表面上形成一層五氧化二鉭電介質(zhì)薄膜,來(lái)承擔(dān)電容器的工作電壓。所以,可以保證這種混合型超級(jí)電容器在高電壓下工作時(shí),電解質(zhì)不被擊穿。該混合型超級(jí)電容器是兩極不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因此。它是一個(gè)有極性的電容器?;旌闲统?jí)電容器在工作時(shí),其中大部分電壓主要降落在陽(yáng)極電介質(zhì)層上,真正降落在電解質(zhì)和陰極上的電壓很小,從而能夠使電容器在高電壓下安全地工作。

 

混合型超級(jí)電容器與常規(guī)電化學(xué)電容器相比較,雖然電容量減小了,但工作電壓卻提高了很多。根據(jù)電容器的儲(chǔ)能公式W=CU²/2可知,儲(chǔ)能與電壓的二次方成正比,所以,混合型超級(jí)電容器仍然具有較高的儲(chǔ)能密度

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