鉅大LARGE | 點擊量:15905次 | 2018年07月29日
超級電容的缺點是什么
2天漏電50%,等體積電容量只有鋰電的10%,只能用于需要瞬時沖擊功率的場合。
還可以舉個例子說明:
如果把電動車該超級電容的話,10安時48伏鋰電只有3公斤,大概1200元,可以跑25公里,如果改用超級電容,則需要60公斤,需要500法拉1000個,價格在1萬元以上。所以電容就是電容,跟電池比還差一個數(shù)量級呢。電容注定就是一個臨時儲電的東西。不過爆發(fā)力超強。所以能讓公交跑2公里,小體積就能爆發(fā)強大功率。就是不能持久。據(jù)說電磁炮和電磁彈射器用這個東東不錯。說不定以后發(fā)射衛(wèi)星都會用這個。呵呵!,0.5公斤超級電容就可以讓電動車跑20秒鐘
超級電容,又名電化學電容,雙電層電容器、黃金電容、法拉電容,是從上世紀七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學元件。
它不同于傳統(tǒng)的化學電源,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源,主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應(yīng),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。
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%
超級電容器結(jié)構(gòu)上的具體細節(jié)依賴于對超級電容器的應(yīng)用和使用。由于制造商或特定的應(yīng)用需求,這些材料可能略有不同。所有超級電容器的共性是,他們都包含一個正極,一個負極,及這兩個電極之間的隔膜,電解液填補由這兩個電極和隔膜分離出來的兩個的孔隙。
超級電容器的結(jié)構(gòu)如圖所示.是由高比表面積的多孔電極材料、集流體、多孔性電池隔膜及電解液組成。電極材料與集流體之間要緊密相連,以減小接觸電阻;隔膜應(yīng)滿足具有盡可能高的離子電導和盡可能低的電子電導的條件,一般為纖維結(jié)構(gòu)的電子絕緣材料,如聚丙烯膜。電解液的類型根據(jù)電極材料的性質(zhì)進行選擇。
上圖中各部分為:(1):聚四氟乙烯載體;(2)(4):活性物質(zhì)壓在泡沫鎳集電極上;(3):聚丙烯電池隔膜。
超級電容器的部件從產(chǎn)品到產(chǎn)品可以有所不同。這是由超級電容器包裝的幾何結(jié)構(gòu)決定的。對于棱形或正方形封裝產(chǎn)品部件的擺放,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是基于對內(nèi)部部件的設(shè)置,即內(nèi)部集電極是從每個電極的堆疊中擠出。這些集電極焊盤將被焊接到終端,從而擴展電容器外的電流路徑。
對于圓形或圓柱形封裝的產(chǎn)品,電極切割成卷軸方式配置。最后將電極箔焊接到終端,使外部的電容電流路徑擴展。
其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都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)獲得超大的容量。
突出優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬,是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種。
根據(jù)儲能機理的不同可以分為以下兩類:
1、雙電層電容:是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產(chǎn)生的。對一個電極/溶液體系,會在電子導電的電極和離子導電的電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層。當在兩個電極上施加電場后,溶液中的陰、陽離子分別向正、負電極遷移,在電極表面形成雙電層;撤消電場后,電極上的正負電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定,在正負極間產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電位差。這時對某一電極而言,會在一定距離內(nèi)(分散層)產(chǎn)生與電極上的電荷等量的異性離子電荷,使其保持電中性;當將兩極與外電路連通時,電極上的電荷遷移而在外電路中產(chǎn)生電流,溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性,這便是雙電層電容的充放電原理。
2、法拉第準電容:其理論模型是由Conway首先提出,是在電極表面和近表面或體相中的二維或準二維空間上,電活性物質(zhì)進行欠電位沉積,發(fā)生高度可逆的化學吸脫附和氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的電容。對于法拉第準電容,其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲,而且包括電解液離子與電極活性物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。當電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴散到電極/溶液界面時,會通過界面上的氧化還原反應(yīng)而進入到電極表面活性氧化物的體相中,從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時,這些進入氧化物中的離子又會通過以上氧化還原反應(yīng)的逆反應(yīng)重新返回到電解液中,同時所存儲的電荷通過外電路而釋放出來,這就是法拉第準電容的充放電機理。[1]
(1)充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;
(2)循環(huán)使用壽命長,深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1~50萬次,沒有“記憶效應(yīng)”;
(3)大電流放電能力超強,能量轉(zhuǎn)換效率高,過程損失小,大電流能量循環(huán)效率≥90%;
(4)功率密度高,可達300W/KG~5000W/KG,相當于電池的5~10倍;
(5)產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環(huán)保電源;
(6)充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全系數(shù)高,長期使用免維護;
(7)超低溫特性好,溫度范圍寬-40℃~+70℃;
(8)檢測方便,剩余電量可直接讀出;
(9)容量范圍通常0.1F--1000F。
優(yōu)點
很小的體積下達到法拉級的電容量;
無須特別的充電電路和控制放電電路;
和電池相比過充、過放都不對其壽命構(gòu)成負面影響;
從環(huán)保的角度考慮,它是一種綠色能源;
超級電容器可焊接,因而不存在像電池接觸不牢固等問題;
缺點
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;