什么是超級(jí)電容？

作者：黑金剛電容    發(fā)布時(shí)間：2024-12-25 19:57:38  訪問(wèn)量：929  來(lái)源：黑金剛電容

什么是超級(jí)電容？

定義與基本結(jié)構(gòu)

定義：超級(jí)電容(Supercapacitor)，也叫電化學(xué)電容器，是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲(chǔ)能裝置。它具有比普通電容器更高的能量密度，同時(shí)又具備比電池更高的功率密度和更長(zhǎng)的充放電壽命。

基本結(jié)構(gòu)：主要由電極、電解質(zhì)、隔膜和集流體等部分組成。電極材料通常有活性炭、碳納米管、金屬氧化物等。例如活性炭電極，其具有非常高的比表面積，能夠提供大量的活性位點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)電荷。電解質(zhì)可以是有機(jī)電解質(zhì)、水性電解質(zhì)等，它在充放電過(guò)程中起到離子傳輸?shù)淖饔?。隔膜用于分隔正?fù)極，防止電極短路，同時(shí)允許離子通過(guò)。集流體則主要用于收集和傳導(dǎo)電流。

工作原理

雙電層電容原理（以活性炭電極為例）：當(dāng)在超級(jí)電容的兩個(gè)電極上施加電壓時(shí)，電解液中的離子會(huì)在電場(chǎng)作用下向電極表面聚集。在活性炭電極表面，由于其巨大的比表面積，離子會(huì)在電極 / 電解液界面形成雙電層。這個(gè)雙電層就像是兩個(gè)緊密排列的電荷層，一層是吸附在電極表面的離子，另一層是在電解液中靠近電極的反離子。電荷的存儲(chǔ)主要是通過(guò)這種雙電層的吸附和脫附來(lái)實(shí)現(xiàn)的，就好像是在電極表面建立了無(wú)數(shù)個(gè)微小的 “電容器”。

贗電容原理（以金屬氧化物電極為例）：除了雙電層電容原理外，部分超級(jí)電容采用的金屬氧化物電極還會(huì)涉及贗電容原理。在這種情況下，電極表面會(huì)發(fā)生快速可逆的氧化還原反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)電荷。例如，二氧化釕(RuO?)電極在充放電過(guò)程中，會(huì)在表面發(fā)生 Ru3?/Ru??的氧化還原反應(yīng)，這種氧化還原反應(yīng)能夠快速進(jìn)行并且是高度可逆的，從而實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)和釋放。

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