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雙電層電容器是什么?

更新時間:2025-07-12      瀏覽次數(shù):267

電雙層電容器是利用在電極和電解質(zhì)界面處形成的電雙層來儲存電荷的電容器,其特點是能量密度特別高。由于其高能量密度,它們常常被拿來與鎳氫電池鋰離子電池等二次電池進(jìn)行比較。然而,電池在充放電時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而電雙層電容器僅物理地吸收電荷,不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

因此,雙電層電容器的能量密度(單位重量或體積可儲存的能量)不如二次電池。另一方面,它具有輸出密度(瞬間可取出的電量)較高、且因反復(fù)充放電而導(dǎo)致的性能下降(壽命)極小等優(yōu)點。

雙電層電容器的應(yīng)用

作為蓄電裝置,使用電氣雙層電容器,需要大量能量的用途適合使用二次電池,而需要快速充放電和耐久性的場合則選擇電氣雙層電容器。

具體來說,它被用作移動設(shè)備、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電動牙刷、光動能手表等電子電路的備用電源,還用于小行星探測器隼鳥號的機(jī)器人電源系統(tǒng)、汽車減速時的能量回收。

雙電層電容器的原理

電解雙電層電容器利用在活性物質(zhì)界面產(chǎn)生的雙電層來構(gòu)成電容器。靜電容量C的定義公式為“ C=εS/d "。為了根據(jù)該公式提高靜電容量C,需要采取以下措施。

  1. 增加活性物質(zhì)的表面積(S)

  2. 減小雙電層厚度(d)

  3. 必須增加電解質(zhì)的介電常數(shù)(ε)。

電解液是將季銨鹽、咪唑鹽等電解質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中制成的,正負(fù)極的活性物質(zhì)則采用活性炭。為了提高電容量C,需要采取以下措施:

  1. 使用表面積大(粒徑小)的活性炭

  2. 使用離子半徑較小的電解質(zhì)

  3. 使用高介電常數(shù)的有機(jī)溶劑

電容器的充放電原理是:當(dāng)電解液中的正負(fù)離子吸附到各電極上時,電荷會在電解液與電極的界面處增加,從而形成電荷對。當(dāng)釋放所儲存的電荷時,離子會從雙電層中釋放出來。雙電層電容器的形狀有圓柱形和疊層形兩種。圓柱形電容器的優(yōu)點是易于生產(chǎn);只需將正負(fù)電極和隔膜堆疊并卷成圓柱形,然后倒入電解液即可。


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