超级电容器
supercapacitor
定义:具有高比电容的装置。其电极具有非常高的比表面积,有时伴随有电极表面的可逆氧化还原反应。
学科:化学_物理化学_电化学
相关名词:比电容 双电层电容 放电容量
来源:全国科学技术名词审定委员会
【延伸阅读】
超级电容器是一种新型的储能元件,性能介于常规电容器和二次电池之间。它结合了传统静电电容器和电池的优点,具有较高的功率密度、较快的充放电速度、较长的循环寿命、超低温特性好、环境友好等突出优势。在电力系统(如静止同步补偿器、分布式发电系统)、记忆储存设备(如消费电器、计算机、通信)、汽车辅助装置(如催化预热器、冷启动、回热器刹车)、军事(如电子枪、SDI电子辅助设备、消声装置)等领域有着广阔的应用前景。超级电容器主要由极化电极、集电极、电解液、隔离膜等部分组成。超级电容器的分类没有统一标准,按照储能机理可以分为双电层电容器和赝电容器。
双电层电容器的储能是基于电极/电解液界面上的电荷转移:充电时,在外电源的作用下电解液中的阳离子向负极移动,阴离子向正极移动,即形成了双电层;放电时,反向过程发生,电极板的电子从负极运动至正极,电解液中的阴阳离子被释放,电容器恢复到原来的状态,双电层消失。由此可见,双电层电容产生过程属于物理的吸脱附。根据电容的理论公式,为了增加双电层电容的比电容量需要提高电极材料的比表面积,这也是当前多孔且具有特殊结构的碳材料成为研究热点的原因。
赝电容器施加电压时,电极材料会发生快速的可逆的法拉第反应(氧化还原反应),从而在超级电容器中产生法拉第电流,该过程类似于发生在电池中的充放电过程。在赝电容器工作过程中,负极电压更负,正极电压更正,因而表现出比双电层电容更高的能量密度。