電能儲存裝置提出了低成本!高容量!長壽命及高安全等要求
本文基於導電高聚物!碳材料以及金屬氧化物等超級電容器用三類主要電
極材料,利用掃瞄電鏡(sem)!x射線衍射儀(xrd)!紅外光譜(ir)!
迴圈伏安(cv)!交流阻抗測試(eis)和恆流充放電等現代分析測
試手段,探求新型複合材料的合成製備方法,研發具有特殊微觀結構!
高效能超級電容器用電極材料
當前，超級電容器的電極材料主要有活性炭材料、導電聚合物及其複合材料
和過渡金屬氧化物及其復合電極材料
氧化錳、氧化鈷和氧化鎳電極材料是一類效能較好的超級電容器電極材料，本實驗用簡單的沉澱方法製備出了高容量的氧化鎳、氧化鈷和氧化錳及它們的復合超級電容器電極材料
隔膜的作用就是防止兩個電極物理接觸的同時允許離子通過，隔膜是由微孔材料製成的
1、超級電容器作為一種新型儲能裝置，是一種介於傳統電容器和充電電池之間具有快速充放電的新型功率型能源儲存裝置。由於其具有較高的能量密度和功率密度、較寬的工作溫度範圍以及優異的迴圈效能等特點在航空航天、國防數字通訊裝置、電源**、儲存備份系統以及先進的汽車如混合動力汽車和燃料電池汽車等方面都有很廣闊的應用前景，從而引起科研工作者對研究超級電容器的廣泛關注。
2、超級電容器的特點
圖 1. 1 比較了超級電容器與鋰離子電池等其他儲能裝置的特點
。從圖中可以看出，超級電容器的功率密度範圍為 1 ~ 10 kw kg
– 1，很顯然與鋰離
子電池相比超級電容器的功率密度要大很多。 超級電容器介於傳統電容器和
電池之間，具備傳統電容器高功率密度和電池高能量密度的特點，彌補了傳
統電容器和電池之間的空白。 超級電容器儲存的電荷處在固體電極材料的表
面而不是其內部，在充放電反應中不受固體電極中離子傳導的限制，因此，
與電池相比，超級電容器的充放電速率更快。正是由於這一點，所以超級電
容器具有很高的功率密度。表 1. 1 給出了蓄電池、超級電容器和傳統電容器
詳細的效能對比資料。由圖 1. 1 和表 1 . 1 可以得知，超級電容器具有高
功率(10 kw kg– 1)、迴圈壽命長 (可達 10 萬次以上)、充放電速度快、效率高、
對環境無汙染、使用溫度範圍寬和安全性高等特點。
超級電容器的原理及分類
根據儲能機理的不同，超級電容器可分為雙電層電容器、法拉第贗電容
器以及非對稱混合電容器。
(1) 雙電層電容器(edlc)
圖 1. 2 展示了雙電層電容器的工作原理。 從圖中可以看到雙電層電容器主要由活性電極、集電器、電解液、隔膜等幾個部分組成。雙電層電容器
的儲能機理是基於電極和電解液介面的電荷分離。當充電時，電解液中的正
負離子在電場的作用下分別移動到電極表面附近，並在電極和電解液的介面
處形成電荷相反的電荷層，即為雙電層。當放電時，電極上的正負電荷與溶液
中相反電荷的離子相互吸引，從而在正負極之間形成相對穩定的電位差，這就是
雙電層電容器的充放電原理。由此可見，雙電層電容器的充放電過程是乙個靜電
過程，效能穩定，與利用化學反應進行能量儲存的蓄電池不同。電極活性物質形
成的有效吸附面積決定了雙電層的電荷儲存效能。
(2) 法拉第贗電容器(pseudocapacitance)
法拉第贗電容器是根據法拉第儲能機理進行能量儲存的，主要是利用電活性
物質在電極表面或體相的二維或準二維空間內進行欠電位沉積，快速可逆的化學
吸附–脫附或氧化還原反應產生的贗電容來實現能量的儲存。其充放電機理為：當充電時，電解液中的正負離子在電場的作用下分別移動到電極和溶液介面附
近，在介面處存在乙個與電解液離子發生氧化還原反應的體相，即通過氧化
還原過程儲存電荷，當放電時，聚集在電極表面的電荷又按原路返回到電解
液中。由此可見， 法拉第贗電容不僅發生在電極表面，而且可以深入到電極體相。
法拉第贗電容器具有比電池更快的反應速率，但是其電容特性又不同於雙電層電
容器，主要是由於：一方面，兩電極電位隨電流呈線性變化；另一方面，當
對電容器進行線性電壓掃瞄時，即電壓隨時間呈線性關係，電路中的電流幾
乎恆定，具有典型的電容特性。通常主要以金屬氧化物(如 mno2、nis
)和導電聚合物作為法拉第贗電容器的電極材料。
(3) 非對稱混合電容器(ahec)
非對稱混合電容器是利用儲能機理不同的兩種電極材料作為正負極，在
一極上採用與電解液發生氧化還原反應的材料作為電極材料通過電化學反
應儲存和轉化能量， 在另一極上一般採用雙電層電容材料作為電極通過雙電
層機理儲存能量。由此可見，非對稱混合電容器具有比雙電層電容器更高的
能量密度和更寬的電壓範圍，而與電池相比其具有更高的功率密度。因此，非對
稱混合電容器以其獨特的優勢逐漸成為電容器研究的熱點。通常採用金屬氧
化物(如 mno2、coo、nioh)、導電聚合物作為正極，炭材料作為負極，這樣組成的電容器具有更加優異的儲能特性。最近等研究了一種具備
高能量密度和功率密度的非對稱超級電容器，其中以炭奈米纖維和二氧化錳
的複合物作為正極，以氮摻雜炭奈米纖維作為負極組成非對稱超級電容器，
超級電容器在分離出的電荷中儲存能量，用於儲存電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
傳統電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料捲製得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。
超級電容器的面積是基於多孔炭材料，該材料的多孔結夠允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質離子尺寸決定的。該距離（<10 å）和傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小。
這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其「超級」所在。
電容的作用總結
1.濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。2.去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩定工作。3.旁路電容用在有電阻連線時，接在電阻兩端使交流訊號順利通過。4.耦合電容隔直流通交流 a.濾波電容在電路中應用的非常廣泛，在很多線性電源電路中都有乙個大...
安規電容x電容y電容的作用
安規電容分為x電容和y電容 x電容和y電容 在交流電源輸入端,一般需要增加3個安全電容來抑制emi傳導干擾。交流電源輸入分為3個端子 火線 l 零線 n 地線 g 這兩個y電容連線的位置比較關鍵,必須需要符合相關安全標準,以防引起電子裝置漏電或機殼帶電,容易危及人身安全及生命。它們都屬於安全電容,從...
什麼是安規電容X電容Y電容
根據iec60384 14，電容器分為x電容及y電容，1.x電容是指跨於l n之間的電容器，2.y電容是指跨於l g n g之間的電容器。l line火線 n neutral零線 g ground接地 x電容底下又分為x1,x2,x3，主要差別在於 1.x1耐高壓大於2.5kv,小於等於4kv,2....