鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:264次 | 2023年09月04日
手機(jī)電池為何總不夠用?超級(jí)電容器或?qū)⒁I(lǐng)下一代電池革命
超級(jí)電容器,是一種新型的具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電容器電容,以及超高儲(chǔ)能密度的電容器。通過(guò)在兩個(gè)隔離的極板上儲(chǔ)存相反電荷,超級(jí)電容器可以?xún)?chǔ)存大量的能量。與傳統(tǒng)電容器不同,超級(jí)電容器不再使用固態(tài)電介質(zhì),而是使用靜電雙電層電容和電化學(xué)贗電容。
靜電雙層電容使用碳材料電極達(dá)到傳導(dǎo)電極和電解液的亥姆霍茲雙層界面上的電荷分離,這種電荷分離在空間上達(dá)到埃的量級(jí)(0.3納米~0.8納米),遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)電容器。
電化學(xué)贗電容器使用金屬氧化物和高分子導(dǎo)電聚合物作為電極,借助氧化還原反應(yīng)和電吸附中的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)超高的電荷存儲(chǔ),也是超級(jí)電容器的一種。
更高,更快,更強(qiáng)
與傳統(tǒng)電池相比,超級(jí)電容器具有更高的功率密度(300W/kg~5000W/kg,約為電池的5~10倍)、更快的充放電速度(充電10秒~10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上)以及更多的充放電循環(huán)(深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1~50萬(wàn)次,也就意味著更長(zhǎng)的使用壽命)、更高的儲(chǔ)電放電效率(大電流能量循環(huán)效率超過(guò)90%)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
超級(jí)電容器重要應(yīng)用于要快速充放電循環(huán)和短時(shí)間能量存儲(chǔ)的場(chǎng)景,目前已經(jīng)在汽車(chē)的啟停系統(tǒng)(減速或短停車(chē)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在超級(jí)電容器里再在加速時(shí)電容器放電從而達(dá)到節(jié)油的目的)、超級(jí)電容公交車(chē)、城市軌道交通以及物流搬運(yùn)車(chē)等領(lǐng)域開(kāi)啟商用化進(jìn)程。
同時(shí)在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電梯、港口機(jī)械和數(shù)據(jù)中心快速啟動(dòng)、傳統(tǒng)消費(fèi)電子領(lǐng)域如手機(jī)等方面具有較大發(fā)展前景,是未來(lái)儲(chǔ)能器件的重要組成部分。
這些發(fā)展離不開(kāi)他們
超級(jí)電容器的快速發(fā)展離不開(kāi)這三位卓越科學(xué)家的貢獻(xiàn),他們?cè)谶@一領(lǐng)域浸淫多年,是碳材料研究的先驅(qū),率先提出很多新型碳材料的合成方法并推進(jìn)了這些材料在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。
尤里高果其(YuryGogotsi)是材料化學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)先的烏克蘭科學(xué)家,自2000年以來(lái)在賓夕法尼亞州費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)擔(dān)任材料科學(xué)與工程和納米技術(shù)領(lǐng)域的教授。尤里高果其科學(xué)團(tuán)隊(duì)在新型碳材料(納米碳管,石墨烯,納米鉆石,介孔碳和洋蔥碳)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位,多次以先進(jìn)方法制備出具有新奇性質(zhì)的碳材料,并積極探索其在電池和電容器方面的應(yīng)用,使得人類(lèi)在高儲(chǔ)能密度領(lǐng)域向前邁進(jìn)一大步。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
他與特里斯西蒙(PatriceSimon)在碳納米材料的結(jié)構(gòu)與電容性質(zhì)的關(guān)系方面的先驅(qū)性的工作使得這一領(lǐng)域獲得突破性進(jìn)展,促進(jìn)超級(jí)電容器等新型儲(chǔ)能器件的出現(xiàn)與發(fā)展。尤里高果其團(tuán)隊(duì)率先發(fā)現(xiàn)了新型的Mxenes材料,這種材料被證明在能量?jī)?chǔ)存以及其他領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用價(jià)值。他們團(tuán)隊(duì)發(fā)展了新的合成多孔材料和低維材料的方法,這些材料包括碳基多孔材料、納米碳管、石墨烯以及各種二維碳化物,他首次提出使用熱液合成法合成碳納米管,并通過(guò)原位電子顯微鏡展示了功能性碳納米管中的水的反常超慢移動(dòng),這些研究大大推動(dòng)了碳納米管領(lǐng)域的發(fā)展。