元器件交易网-中发网全新升级平台
关注我们:
首页 > 元器件交易网原创 > 天交资讯 > 正文

超级电容的结构原理及超级电容器结构材料要求

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,它既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性。下面就为大家简单介绍下超级电容结构原理,结构材料要求。

超级电容结构

超级电容器具有比容量高、循环寿命长、环境友好等特点,在电子产品和混合动力系统中充当着绿色能源的角色。超级电容器电极材料是影响超级电容器电化学性能的关键因素。

一般来说,超级电容由正极电极、负极电极、电解液(以及电解质盐),和防止由于接触与之反向的电极造成短路的分离器构成。电极由集电体上涂抹活性炭粉末构成。

超级电容构造下图所示。封装可用铝制薄膜。铝能够保护内部构造(多层电极和电介质等)免受湿气等外部环境的影响。此外,为防止短路,铝制薄膜内外部都用绝缘树脂层涂抹。

超级电容的结构原理及超级电容器结构材料要求0

此外,内部的树脂涂抹层还兼具密封封装的作用。超级电容通过热密封处理密封四个角,也可通过同样的处理密封引出电极。

超级电容是1个封装里安装2个电极多层体构造,绝缘体间隔膜放置于2个多层体之间。电极片由集电体和活性炭层构成,活性炭被涂抹在集电体上。电极片通过和分离器相互叠层来进行物理的·电极的分离。

超级电容的原理

超级电容中没有类似陶瓷电容器和电解电容器的电介质。而是利用固体(电极)和液体(电解液)的界面形成的电气双层来代替电介质。容量的大小与在界面形成的电气双层成正比。因此电极通过利用比表面积的大活性炭来实现大容量。基本构造是通过电解液填满相互对立的正负电极构造。超级电容利用电解液中离子对电极表面的吸附·脱离来充放电。

超级电容的结构原理及超级电容器结构材料要求1


      在相向而行的电极上施加使电解液不发生电气分解程度的电压,电解液中的离子受电极表面吸附,储存对像是与之相对的电荷(电子和空孔)。将这种离子和电子/离子和空孔相对排列的状态称为超级电容。离子通过储存的电荷放电从超级电容脱离。

超级电容的结构原理及超级电容器结构材料要求2


超级电容器结构材料要求

超级电容器的材料研究从椰子壳、杏仁壳、麦子等多种材料,转到与石墨烯和碳纳米管复合材料相匹配的固体离子凝胶等。这将使超级电容器的寿命超过目前锂离子电池的三倍,甚至更多。兰博基尼(Lamborghini)、吉利(Geely)、麻省理工学院(MIT)、伦敦帝国理工学院(Imperial College London)以及日本某电子巨头,优化、整合这类新材料打造的超级电容器智能车身电动汽车,其储能装置将不再需要考虑重量和空间。通过添加无毒的柔性可拉伸的医用植入物和贴片,利用超级电容器原料可切割成所需要的各种形状。

增加能量密度需要最大化有用的电极面积。这方面,新的选择是分级型(hierarchical)或外嵌型(exohedral)电极。分级结构含有不同尺寸的孔(从微孔到大孔),很多孔结构相互连接并以分级的形式组装起来。这些电极材料目前是由椰子、瓜皮、木材、松针或鱼鳞热解制成,以实现成本效益方面的权衡。

超级电容的结构原理及超级电容器结构材料要求3

外嵌型是指具有大比表面材料的微观阵列,特别是碳同素异形体(如石墨烯和碳纳米管),以及最近研究的其它二维材料(如MOF)。对于这两种类型,严谨合成可能在生产中过于昂贵。碳化物中的碳也可能产生混合物和杂质。

以上就是关于超级电容结构原理,超级电容器结构材料要求的知识介绍,超级电容器可以实现可拉伸的结构形式,而这是电池很难做到的。与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的优点有:功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护以及绿色环保。全新的材料和结构形式带来的改变,将吸引了更多的科研人员和全球巨头的投入超级电容量的研发。相信不久的将来,超级电容器将能拥有与电池媲美的能力!

综合整理自麦姆斯咨询殷飞MEMS、村田中文技术社区。

声明: 本网站原创内容,如需转载,请注明出处;本网站转载内容(文章、图片、视频等资料)的版权归原网站所有。如我们转载或使用了您的文章或图片等资料的,未能及时和您沟通确认的,请第一时间通知我们,以便我们第一时间采取相应措施,避免给双方造成不必要的经济损失或其他侵权责任。如您未通知我们,我们有权利免于承担任何责任。 我们的联系邮箱:news@cecb2b.com。

买正品元器件就上天交商城!

扫描左侧的二维码

科技圈最新动态一手掌握
每日砸蛋,中奖率100%

责任编辑:朱天慈