超级电容器简介总结.ppt

汇报人：赵苗苗 二、超级电容器概况 三、超级电容器电解液分类 报告内容 一、研究背景 内燃机 化石燃料短缺、污染环境 燃料电池、 化学电池 使用寿命短、 低温性能差 超级电容器 循环寿命长、 功率密度高 超级电容器主要由电极材料、隔膜和电解液组成。许多科研工作者都致力于电极材料的研究 。其结构主要分为卷绕式和叠片式。 二、超级电容器概况 * 超级电容器的分类 工作原理 双电层电容器 法拉第准电容器（贋电容） 混合电容器 2.1 超级电容器的分类及工作原理 双电层电容器 是基于电极/电解液界面电荷分离所产生的双电层电容。电极材料以活性炭为主。 超级电容器工作原理 法拉第电容器 混合电容器 在电极表面或体相中的二维或准二维空间上, 电活性物质进行高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应。电极材料以金属氧化物或导电聚合物为主。 一个电极采用活性炭电极，另一电极采用贋电容电极材料或电池材料。既存在双电层电容，也存在法拉第电容。 超级电容器工作原理 传统电容器 超级电容器 蓄电池 额定充电时间 10-6~10-3 s 1-30 s 1-5 h 额定放电时间 10-6~10-3 s 1-30 s 0.3-3 h 能量密度/ ＜0.1 1-10 20-180 功率密度/ ＞10000 1000-2000 50-300 充放电效率 ＞0.9 0.9-0.95 0.7-0.85 循环寿命 几乎无限 ＞100000 500-2000 表1.1 超级电容器、传统电容器和蓄电池的特性比较 2.2 超级电容器的特点 2.2 超级电容器的特点 功率密度高 超级电容器特点 充放电效率高 工作温度范围宽 绿色环保 循环寿命长 2.3 超级电容器的应用 超级电容器的应用 军事领域 航天航空 电动汽车 太阳能、风能发电 电子产品 智能仪表 三、超级电容器电解液分类 酸性电解液： 碱性电解液： 中性电解液： H2SO4水溶液体系 KOH水溶液体系 KCl水溶液体系 优点：电导率高，内阻低。 缺点：分解电压较低，电化学窗口窄；低温性能差。 水系电解液 超级电容器用电解液一般分为水系电解液、离子液体电解液、固体及凝胶电解液以及有机电解液 。 离子液体电解液 一类由于阴、阳离子极不对称和空间阻碍,导致离子静电势较低,完全由离子组成的液态物质。 三、超级电容器电解液分类 优点： 几乎无蒸汽压、不爆炸、不挥发；离子导电率高；电化学窗口宽。 缺点： 黏度过高；成本较大。 固体、凝胶电解液 固体电解质或凝胶聚合物电解质由聚合物、电解质盐、低分子有机溶剂组成。 优点： 无电解液泄漏，比能量高，工作电压较高。 缺点： 电解质盐在聚合物中溶解度相对较低，电导率较低，电极/电解质之间接触情况很差。 有机电解液 超级电容器有机电解液体系主要由强离解能力的有机溶剂、产生高电导率的电解质及少量改善电容器性能的添加剂组成。 有机溶剂： 电解质： 添加剂： 碳酸丙烯酯（PC）、乙腈（AN）等 优点： 缺点： 四氟硼酸四乙基铵、双草酸硼酸锂等 导电添加剂、阻燃剂、过充保护剂等 工作电压较高、工作温度范围宽 电导率较低，溶剂易挥发 有机电解液重要性能指标 (1) 分解电压宽：U ≥2.7V (2)电导率高：κ ≥13.8mS/cm (3)使用的温度范围宽:-40℃～70℃ （4）安全无毒,对环境无污染 发展趋势 高电导率 高工作电压 工作温度范围宽 化学稳定性好 有机电解液发展方向 安全无毒