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什么是超級電容?

什么是超級電容?

作者:黑金剛電容    發(fā)布時間:2024-12-25 19:57:38  訪問量:1058  來源:黑金剛電容


什么是超級電容?

定義與基本結(jié)構(gòu)

定義:超級電容(Supercapacitor),也叫電化學(xué)電容器,是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲能裝置。它具有比普通電容器更高的能量密度,同時又具備比電池更高的功率密度和更長的充放電壽命。

基本結(jié)構(gòu):主要由電極、電解質(zhì)、隔膜和集流體等部分組成。電極材料通常有活性炭、碳納米管、金屬氧化物等。例如活性炭電極,其具有非常高的比表面積,能夠提供大量的活性位點來存儲電荷。電解質(zhì)可以是有機電解質(zhì)、水性電解質(zhì)等,它在充放電過程中起到離子傳輸?shù)淖饔谩8裟び糜诜指粽摌O,防止電極短路,同時允許離子通過。集流體則主要用于收集和傳導(dǎo)電流。

電容

工作原理

雙電層電容原理(以活性炭電極為例):當在超級電容的兩個電極上施加電壓時,電解液中的離子會在電場作用下向電極表面聚集。在活性炭電極表面,由于其巨大的比表面積,離子會在電極 / 電解液界面形成雙電層。這個雙電層就像是兩個緊密排列的電荷層,一層是吸附在電極表面的離子,另一層是在電解液中靠近電極的反離子。電荷的存儲主要是通過這種雙電層的吸附和脫附來實現(xiàn)的,就好像是在電極表面建立了無數(shù)個微小的 “電容器”。

贗電容原理(以金屬氧化物電極為例):除了雙電層電容原理外,部分超級電容采用的金屬氧化物電極還會涉及贗電容原理。在這種情況下,電極表面會發(fā)生快速可逆的氧化還原反應(yīng)來存儲電荷。例如,二氧化釕(RuO?)電極在充放電過程中,會在表面發(fā)生 Ru3?/Ru??的氧化還原反應(yīng),這種氧化還原反應(yīng)能夠快速進行并且是高度可逆的,從而實現(xiàn)電荷的存儲和釋放。




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