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关于超级电容电池的一些讨论 摘要 本文主要讨论了电池的发展由来，超级电容电池的理论介绍与实际应用，以及它与普通蓄电池性能对比；并且提出了超导电感电池的想法和我们的初步设计。 Abstract: This essay mainly discussed the origin and development of traditional batteries, the idea of super capacitor battery and the differences in their performances. Meanwhile, we raise our own innovative concept of ‘Super Inductive Battery’ and our preliminary design. 前言 超级电容的的功率密度大，充分电时间短，充放电特性好，寿命长，在新能源汽车利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉的玻璃瓶容量大电流放电能力超强功率密度高300~5000W/KG） 功率密度较低（30-500W/KG） 生产过程绿色环保 含有有害物质 超低温特性好剩余电量可直接读出?由于C=εS/4πkd，所以要提高电容可以采用增加ε和极板面积S，或者缩短极板间距离的方法。 减小极板间距离。超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层, ,而电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d)ε。活性炭集电层ε值。 超级电容的电容可达0.1-1000F,正是由于它在每个可能提高电容的参数上都有所改进。 超级电容基本结构 普通锌锰干电池 3.超级电容电池的实际运用中的注意点 和普通电池一样，超级电容可以通过串联来提高输出电压，但是却存在单体间的电压均衡问题Τ=RC，由于超级电容本身内阻较大，因此不接外电阻时τ在1~2s完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5~10s能量 ① 超电容减少能量 ② 又因为 E1 = E2 ③ 由①②③得： 举例如下： 如单片机应用系统中，应用超级电容作为后备电源，在掉电后需要用超级电容维持100mA的电流，持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V，那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作？ = = 1.25F 也就是说，要维持这个单片机的工作，只要一个大于1.25F的超级电容电池就够了。 4.2对于世博园区内的超级电容车，每公里平均消耗电能0.98度中途充电时间为30秒钟一次充电可运行8公里,最高速度达到每小时50公里000A 、 1000V。 将各参数带入公式计算得，公交车所需电容约为96F,也就是说，可以通过4个24F的超级电容电池串联获得，在启动或爬坡时可获得接近2000A的电流，突破了蓄电池驱动电车能提供的最高1000A的瞬间电流。 5.关于新型电池的思考 传统电池由于电流，电压等方面局限性，已经不能满足有些需要较大功率的设备的电池供电。超级电容电池的有点在于它能提供400-2000A的大电流，但如果需要提供高电压，我们能不能使用”超级电感电池”呢? 如图，如果设计如图所示的超感电感电池，其中导线为超导导线，即电能以电流的形式存储起来，由于没有电阻，不存在能量损耗。而所存储的电能为W=1/2LI2，如果L很大，能储存的电能将会很大。使用电池时，只需将用电器接于A，B端，然后断开AB支路。此时瞬时电压U=LdI/dt,由于L很大，可以提供很高的电压。但电流小于额定电流时，电池放电完毕，ΔW=1/2LI12-1/2LI22，即超导电感电池电池的实际容量。 然而，这种超级电感电池可能和超级电容电池存在着同样的问题，类似于放电电流不稳定，充电时间短但间隔也短。 普通电池 超级电容电池 超导电感电池 提供稳定的的电流电压输出 提供高电流输出 提供高电压输出 普通电池，超级电容电池，超导电感电池的适用方向 结论 超级电容电池已经逐渐被推广，预计全世界的年均销量将达到1亿个，而超导电感电池仅仅是本小组的一个小小设想，有待进一步研究。当然，在实际中，我们的用电器可以使用混合电池，将这三种电池通过某种方式连接，来有选择地使用，来实现不同的需求。 1 I 超导电感电池示意图 A B