超級電容器的原理和電特性
作者:admin | 發(fā)布日期:2021-12-24
超級電容器是一種高能量密度的無(wú)源儲能元件,隨著(zhù)它的問(wèn)世,如何應用好超級電容器,提高電子線(xiàn)路的性能和研發(fā)新的電路、電子線(xiàn)路及應用領(lǐng)域是電力電子技術(shù)領(lǐng)域的科技工作者的一個(gè)熱門(mén)課題。電抗器鐵芯常用的變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種含硅的鋼,其含硅量在0.8~4.8%。高頻高壓變壓器電源變換器的應用越來(lái)越廣泛,如應用于氬弧焊、靜電除塵、脫水以及脫硫脫硝等工業(yè)領(lǐng)域。磁場(chǎng)線(xiàn)圈通常指呈環(huán)形的導線(xiàn)繞組,其電感量大小與有無(wú)磁芯有關(guān),Q值愈高,回路的損耗愈小,廣泛應用于馬達、電感、變壓器和環(huán)形天線(xiàn)等。
1. 級電容器的原理及結構
1.1 超級電容器結構
圖1顯示了超級電容器的模型。超級電容器中,多孔電A采用活性炭粉、活性炭和活性炭纖維,電解液采用碳酸丙烯酯或高氯酸四乙烯酯等有機電解液。在操作過(guò)程中,在可極化電極和電解質(zhì)溶液之間的界面處形成的雙電層中累積的電容C由以下公式確定:
ε 是電解液的介電常數,δ 是電極界面到離子中心的距離,s 是電極界面的表面積。
由圖中我們可見(jiàn),其多孔化電極是使用一種多孔性的活性碳有極大的表面積在電解液中吸附著(zhù)電荷,因而將企業(yè)具有一個(gè)極大的電容量并可以存儲空間很大的靜電能量,超級電容器的這一技術(shù)特性是介于中國傳統的電容器與電池發(fā)展之間。電池系統相較之間,盡管這能量密度是5%或是更少,但是這能量的儲存管理方式,也可以直接應用在我國傳統汽車(chē)電池存在不足問(wèn)題之處與短時(shí)高峰值電流之中。這種影響超級電容器有幾點(diǎn)比電池好的特色。
1.2 工作原理
超級電容是利用雙電層原理的電容器。示意圖如圖2所示。當施加電壓到超級電容器的兩個(gè)極板時(shí),極板的正電極儲存正電荷,而負極板儲存負電荷,就像普通電容器一樣,在電解質(zhì)和電極的交界處形成一個(gè)相反的電荷,以平衡電解質(zhì)的內部電場(chǎng)。這種正負電荷分布在兩個(gè)不同相之間的接觸表面上,正負電荷分布在相反的位置上,正負電荷之間的間隙很短,這種電荷分布層稱(chēng)為雙層,因此電容很大。當兩電極之間的電位低于電解質(zhì)的氧化還原電極電位時(shí),電解質(zhì)界面上的電荷不會(huì )離開(kāi)電解質(zhì),超級電容器處于正常工作狀態(tài)(通常低于3v) ,如果電容器兩端的電壓超過(guò)電解質(zhì)的氧化還原電極電位,電解質(zhì)將分解為異常狀態(tài)。當超級電容器放電時(shí),正負極板上的電荷由外部電路釋放,電解質(zhì)界面上的電荷響應降低。由此可見(jiàn),超級電容器的充放電過(guò)程始終是一個(gè)沒(méi)有化學(xué)反應的物理過(guò)程。因此,性能穩定,使用化學(xué)反應不同于電池。
2.3 主要特點(diǎn)
由于中國超級電容器的結構及工作基本原理使其發(fā)展具有如下特點(diǎn):
?、?電容工作量大,超級電容器可以采用生物活性炭粉與活性炭纖維作為可極化電極與電解液接觸的面積已經(jīng)大大提高增加,根據電容量的計算模型公式,那么兩極板的表面積影響越大,則電容量越大。