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超级电容器的储能机理与关键材料研究进展①
超级电容器的储能机理与关键材料研究进展①
作者：李晶赖延清金旭东刘业翔
来源：《科技创新导报》2022年第01期
摘要:超级电容器作为一种新型的储能元件

超级电容器的储能机理与关键材料研究进展①
超级电容器的储能机理与关键材料研究进展①
作者：李晶赖延清金旭东刘业翔
来源：《科技创新导报》2022年第01期
摘要:超级电容器作为一种新型的储能元件,具有高功率密度和高循环寿命等优点,在许多领域特别是混合电动汽车方面具有广阔的应用前景。电极材料和电解液是决定超级电容器性能的根本因素,本文对超级电容器储能机理、以及超级电容器关键材料研究进展进行了综述。
关键词:超级电容器电极材料电解液研究进展
中图分类号:TM53 文献标识码:A 文章编号:1674-0101X(2022)01(a)-0123-02
超级电容器,又称电化学电容器,作为一种新的储能元件,填补了传统电容器(如平板电容器、电解电容器)和电池之间的空白,它能提供比普通电容器更高的比能量和比二次电池更高的比功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文就超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料与电解液的研究进展、超级电容器的发展方向进行了简单的论述。
1 超级电容器的储能原理
超级电容器的储能主要有双电层电容储能和法拉第准电容储能两类。对于碳电极材料,主要遵循双电层电容储能原理,即利用碳材料具有较大的表面积,通过碳材料吸附电解液中的离子在电极表面形成双电层来完成储能过程,根据平板电容器的电容定律:


(1)
双电层电容量取决于双电层的表面积和双电层之间的距离,当采用酸溶液作为电解液时相对介电常数一般取10,双电层之间的距离一般为5～10nm,若电极的表面积按1010m2/g计算,碳电极的双电层电容量可达101F·g-1,或10μF·cm-2。
对于由过渡金属氧化物电极材料(金属氧化物和导电高分子材料),其储能原理都主要基于准电容原理,即通过在电极表面及其附近发生在一定电位范围内的氧化还原反应实现能量储存的,这种氧化还原反应与发生在二次电池表面的氧化还原反应不同,反应主要集中在电极表面完成,离子扩散路径较短,无相变产生;反应电压随电荷的充入呈线性变化。金属氧化物电极表面的准电容现象如表1所示。
材料的电容是指在特定电压下材料表面储存电荷的能力:
超级电容器的储能机理与关键材料研究进展①
作者：李晶赖延清金旭东刘业翔
来源：《科技创新导报》2022年第01期
摘要:超级电容器作为一种新型的储能元件,具有高功率密度和高循环寿命等优点,在许多领域特别是混合电动汽车方面具有广阔的应用前景。电极材料和电解液是决定超级电容器性能的根本因素,本文