鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2658次 | 2019年08月23日
超級(jí)電容電池工作原理
對(duì)于一些理工科的人來(lái)講,可能對(duì)電容都或多或少有一定的了解,就算是普通的人,可能也見(jiàn)過(guò)電容,因?yàn)樵谖覀兊默F(xiàn)實(shí)生活中,經(jīng)常能夠見(jiàn)到電容的影子,不過(guò)超級(jí)電容電池并不是那么多人知曉,超級(jí)電容電池是在超級(jí)電容器的基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的一種電池,這種電池具有非常顯著的特點(diǎn),是比傳統(tǒng)電池更加強(qiáng)勢(shì)一種電池,優(yōu)勢(shì)非常多,在許多方面的應(yīng)用非常的多,比如說(shuō)在新能源汽車(chē)、有軌電車(chē)等等,都可以見(jiàn)到超級(jí)電容電池的影子,可以這么說(shuō),超級(jí)電容電池的出現(xiàn)以及發(fā)展,必將會(huì)帶來(lái)再次的工業(yè)革命,極大的提高某些方面的運(yùn)作能力。
超級(jí)電容電池概念
超級(jí)電容器電池又叫雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一種新型儲(chǔ)能裝置,它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源,可提供超大電流的電力;用作車(chē)輛啟動(dòng)電源,啟動(dòng)效率和可靠性都比傳統(tǒng)的蓄電池高,可以全部或部分替代傳統(tǒng)的蓄電池;用作車(chē)輛的牽引能源可以生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)、替代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、改造現(xiàn)有的無(wú)軌電車(chē);用在特種上可保證坦克車(chē)、裝甲車(chē)等戰(zhàn)車(chē)的順利啟動(dòng)(尤其是在寒冷的冬季)、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機(jī)電設(shè)備的儲(chǔ)能能源
超級(jí)電容電池工作原理
超級(jí)電容的容量比通常的電容器大得多。由于其容量很大,對(duì)外表現(xiàn)和電池相同,因此也稱(chēng)作“電容電池”或說(shuō)“黃金電池”。超級(jí)電容器電池也屬于雙電層電容器,它是目前世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種,其基本原理和其它種類(lèi)的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
傳統(tǒng)物理電容中儲(chǔ)存的電能來(lái)源于電荷在兩塊極板上的分離,兩塊極板之間為真空(相對(duì)介電常數(shù)為1)或一層介電物質(zhì)(相對(duì)介電常數(shù)為ε)所隔離,電容值為:C=ε·A/3.6πd·10-6(μF)其中A為極板面積,d為介質(zhì)厚度。
所儲(chǔ)存的能量為:E=C(ΔV)2/2,其中C為電容值,ΔV為極板間的電壓降。
可見(jiàn),若想獲得較大的電容量,儲(chǔ)存更多的能量,必須增大面積A或減少介質(zhì)厚度d,但這個(gè)伸縮空間有限,導(dǎo)致它的儲(chǔ)電量和儲(chǔ)能量較小。超級(jí)電容采用活性炭材料制作成多孔電極,同時(shí)在相對(duì)的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液,當(dāng)在兩端施加電壓時(shí),相對(duì)的多孔電極上分別聚集正負(fù)電子,而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電場(chǎng)作用分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上,從而形成兩個(gè)集電層,相當(dāng)于兩個(gè)電容器串聯(lián),由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積(即獲得了極大的電極面積A),而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm(即獲得了極小的介質(zhì)厚度d),根據(jù)前面的計(jì)算公式可以看出,這種雙電層電容器比傳統(tǒng)的物理電容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,從而使單位重量的電容量可達(dá)100F/g,并且電容的內(nèi)阻還能保持在很低的水平,碳材料還具有成本低,技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。從而使利用電容器進(jìn)行大電量的儲(chǔ)能成為可能,且在實(shí)際使用時(shí),可以通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)以提高輸出電壓或電流。
超級(jí)電容器是傳統(tǒng)電容的升級(jí)
平板電容器是由兩個(gè)彼此絕緣的金屬電極板組成,電容量與電極板的面積成正比,與電極板之間的間隙大小成反比。超級(jí)電容的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于平板電容,其電極為多孔碳基材料,該材料的多孔結(jié)構(gòu)使它每克重量的表面積可達(dá)幾千平方米,而電容電荷分隔的距離由電解質(zhì)中的離子大小決定。巨大的表面積加上電荷間極小的距離,使得超級(jí)電容具有很大的容量,超級(jí)電容單體的容量可從1法拉至幾千法拉不等。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
與傳統(tǒng)電池相比,超級(jí)電容具有許多優(yōu)點(diǎn):充電速度快,10秒~10分鐘即可充至其額定容量的95%以上;功率密度達(dá)(102~104)W/kg,是鋰電池的10倍左右;大電流放電能力強(qiáng);循環(huán)使用次數(shù)達(dá)10~50萬(wàn)次,壽命長(zhǎng);安全系數(shù)高,長(zhǎng)期使用免維護(hù)。但與主流硫電池相比仍面臨成本高、能量密度低的劣勢(shì)。