与电化学电池结构类似,但功能低于先进电池的超级电容器

来源:钜大LARGE    2011-06-18 11:34:00    点击量:0

电解电容器是电子线路中的常用元件。现在研究人员正在开发特殊用途的专用电容器,该电容器可以在较短时间(如10-20a)内提供高功率((k W/kg级)电脉冲。这种电容器的用途之一是用在电动车上与电池组组合使用,电容器提供电动车在加速或爬坡时所需的高功率,而电池组主体则是在电动车较低功率下连续行驶时工作。这样组合使用既提高了电动车动力系统的性能,又改善了系统的可靠性和寿命。
这种高功率、高容量元件称做“超级电容器”。其基本结构非常类似电化学电池:同样是由两个电极组成,电极之间有电解质分隔。它们的区别在于超级电容器工作原理是基于法拉第过程的,而电池则不是。换言之,电池的充放电过程伴随着电极与电解质间的电子交换,从而引起电池组成的氧化形态的改变;而超级电容器只包含电极/电解质界面双电层的充放电。它们之间的这种差别带来了能量密度、功率密度的不同。超级电容器的能量密度(典型值为10-15Wh/kg)尽管高于传统电容器,但还是远低于先进电池(80-10ow.相变从而没有极化产生.h/kg)。但另一方面,由于没有h/kg,使得超级电容器的比功率(5加W/kg )和寿命(10'次)要高于电池(比功率约200W500次)。
已开发和试脸中的电化学超级电容器有两种。一种就是上面提到的,是基于界面双电层的充放电过程的;另一种则经常被称做“准电容器”或“氧化还原电容器”,充放电机制包含有不同相之间的电荷转移,但并不发生相变。电荷转移包括选择占据特殊的结晶学位量,金属氧化物表面的氧化态变化或在非常自由的状态下产生电荷(如在聚合物骨架上)。