В чем разница между суперконденсатором и литиевой батареей?

Суперконденсаторы делятся на конденсаторы с двойным электрическим слоем и танталовые конденсаторы. Это новое устройство для хранения энергии с высокой удельной мощностью, коротким временем зарядки, длительным сроком службы, хорошими температурными характеристиками, энергосбережением и защитой окружающей среды. Широко используются суперконденсаторы.

Литиевые батареи загрязняют окружающую среду, система сложна, а стоимость высока. Суперконденсаторы могут использовать свои превосходные характеристики, чтобы избежать недостатков. Они могут частично или полностью заменить традиционные химические батареи для тяги и пусковой энергии транспортных средств, и имеют более широкое применение, чем традиционные химические батареи.

Суперконденсатор имеет ток утечки 50% в течение 2 дней, а емкость равного объема составляет всего 10% от литиевой батареи. Его можно использовать только в приложениях, где требуется мгновенная мощность удара.

Также можно привести пример:

Если электромобиль - это суперконденсатор, литиевая батарея на 10 ампер, 48 вольт, всего 6 кг, около 1200 юаней, вы можете пробежать 25 км, если вы переключитесь на суперконденсатор, вам нужно 60 кг, нужно 500 Фарах 1000, цена указана. 10 000 юаней и выше. Так что конденсатор - это конденсатор, который на порядок хуже, чем аккумулятор. Емкость предназначена для временного хранения электроэнергии. Однако взрывная сила очень сильна. Таким образом, автобус может проехать 2 километра, и каждый грамм конденсатора Фара может высвободить 3 Вт мгновенной мощности, так что небольшой объем может взорвать мощную мощность. Это просто не может продолжаться. Говорят, что для этого подходят электромагнитные пушки и электромагнитные катапульты. Может быть, это будет использовано при запуске спутников.

Суперконденсаторную батарею также называют золотым конденсатором и фарадным конденсатором. Он накапливает энергию за счет поляризации электролита и представляет собой тип конденсатора с двойным электрическим слоем. Поскольку процесс накопления энергии не подвергается химической реакции, этот процесс накопления энергии является обратимым, поскольку суперконденсатор можно многократно заряжать и разряжать сотни тысяч раз. В суперконденсаторах обычно используются электродные материалы из активированного угля, которые имеют характеристики большой площади адсорбции и высокого накопления электростатического заряда, и широко используются в транспортных средствах на новой энергии.

Суперконденсаторная батарея, также известная как электрический двухслойный конденсатор (Электрический двухслойный конденсатор), представляет собой новый тип накопителя энергии, который отличается коротким временем зарядки, длительным сроком службы, хорошими температурными характеристиками, энергосбережением и защитой окружающей среды. Широко используются суперконденсаторы. Он используется в качестве источника питания баланса мощности для подъемного оборудования для обеспечения сверхточной мощности. Используется в качестве пускового источника энергии для автомобилей. У него более высокая пусковая эффективность и надежность, чем у традиционных аккумуляторов. Он может полностью или частично заменить традиционные батареи. Он используется в качестве тягового усилия для транспортных средств. Он может производить электромобили, заменять традиционные двигатели внутреннего сгорания и трансформировать существующие троллейбусы; его можно использовать для обеспечения плавного пуска танков, бронетехники и другой техники (особенно в холодную зиму), а также в качестве импульсного источника энергии для лазерного оружия. Его также можно использовать для хранения энергии другого электромеханического оборудования.

Из-за нехватки нефтяных ресурсов в суперконденсаторах и загрязнения окружающей среды, вызванного выхлопом двигателей внутреннего сгорания, работающих на дизельном топливе (особенно в больших и средних городах), люди изучают новые энергетические устройства, которые заменяют двигатели внутреннего сгорания. Были проведены исследования и разработки гибридных источников энергии, топливных элементов, химических батарей и приложений, и были достигнуты некоторые результаты. Однако из-за присущей им кратковременности, плохих температурных характеристик, химического загрязнения батареи, сложных систем, высокой стоимости и других фатальных недостатков хорошего решения не было. Суперконденсаторы с их превосходными характеристиками могут заменить некоторые традиционные химические батареи для тягового усилия и пусковой энергии транспортных средств и имеют более широкий спектр применения, чем традиционные химические батареи. По этой причине страны мира (особенно развитые страны Запада) не жалеют сил на исследования и разработку суперконденсаторов. Среди них США, Япония и Россия не только находятся в авангарде НИОКР и производства, но также создали специальное национальное регулирующее агентство (например, USABC в США, Sun в Японии, REVA в России и т. Д. .) для разработки национального плана развития. Мы вложили большие средства и человеческие ресурсы и активно продвигали это. Что касается уровня технологии суперконденсаторов, Россия в настоящее время находится на переднем крае мира, ее продукция была коммерциализирована и внедрена, и она была признана самой передовой продукцией 17-й Международной ежегодной конференцией по электромобилям (EVS). -17), догоняют также Япония, Германия, Франция, Великобритания, Австралия и другие страны. В настоящее время область продвижения применения суперконденсаторов в различных странах довольно обширна. Поощрение использования суперконденсаторов в Китае может снизить потребление нефти, снизить зависимость от импорта нефти и способствовать национальной нефтяной безопасности; эффективно решать проблемы загрязнения городских выхлопных газов и свинцово-кислотных аккумуляторов; и помочь решить проблему низкотемпературного запуска автомобилей. В настоящее время в Китае более 10 компаний проводят исследования и разработки суперконденсаторов.

Суперконденсатор - это совершенно новый конденсатор, основанный на теории двойного электрического слоя интерфейса, предложенной немецким физиком Гельмгольцем. Известно, что избыточный заряд, имеющий знак, противоположный поверхности металлического электрода, вставленного в раствор электролита, и поверхности жидкости вызывает разность потенциалов между фазами. Затем, если два электрода одновременно вставлены в электролит и между ними приложено напряжение, меньшее, чем напряжение разложения раствора электролита, положительные и отрицательные ионы в электролите будут быстро перемещаться к двум полюсам под действием электрического поля. поле и, соответственно, два. Поверхность верхнего электрода образует плотный зарядовый слой, т. е. двойной электрический слой, а двойной электрический слой, образованный двойным электрическим слоем и диэлектриком в обычном конденсаторе, аналогичны по поляризационному заряду, генерируемому электрическое поле, тем самым создавая емкостный эффект и близкое приближение двойного электрического слоя. Однако в случае пластинчатого конденсатора, поскольку расстояние между плотными слоями заряда намного меньше, чем расстояние между слоями заряда обычного конденсатора, он имеет большую емкость, чем обычный конденсатор.

Конденсатор с двойным электрическим слоем имеет большее внутреннее сопротивление, чем алюминиевый электролитический конденсатор. Следовательно, его можно заряжать напрямую без сопротивления нагрузки. В случае зарядки от перенапряжения конденсатор с двойным электрическим слоем размыкается, не повреждая устройство. Пробой от перенапряжения алюминиевых электролитических конденсаторов бывает разным. В то же время конденсатор с двойным электрическим слоем может заряжаться неограниченным образом по сравнению с перезаряжаемой батареей, и количество раз зарядки может достигать 10E6 раз или больше. Следовательно, конденсатор с двойным электрическим слоем не только обладает характеристиками емкости, но также имеет характеристики батареи и является своего рода новым специальным компонентом между батареей и конденсатором.

Емкость суперконденсатора намного больше, чем у обычного конденсатора. Из-за своей большой емкости, внешних характеристик и батареи ее также называют «конденсаторной батареей» или «золотой батареей». Суперконденсаторная батарея также представляет собой конденсатор с двойным электрическим слоем. Это самый большой из конденсаторов с двойным электрическим слоем, запущенных в массовое производство в мире. Основной принцип такой же, как и у других типов конденсаторов с двойным электрическим слоем. А структура двойного электрического слоя, состоящая из электролитов, имеет большую емкость.

Электрическая энергия, хранящаяся в традиционном физическом конденсаторе, получается за счет разделения заряда на двух пластинах. Вакуум между двумя пластинами (относительная диэлектрическая проницаемость равна 1) или диэлектрический материал (относительная диэлектрическая постоянная ε ) Изоляция, значение емкости: C = ε · A / 3,6πd · 10-6 (мкФ), где A - площадь пластины, d - толщина среды. Запасенная энергия равна: E = C (ΔV) 2/2, где C - значение емкости, а ΔV - падение напряжения между пластинами. Видно, что если вы хотите получить большую емкость и сохранить больше энергии, вы должны ее увеличить. Большая площадь A или меньшая толщина d носителя, но это пространство для расширения ограничено, что приводит к меньшему количеству энергии хранения и хранения. Суперконденсатор изготовлен из активированного углеродного материала для образования пористого электрода, и в то же время раствор электролита заполняется между противоположными углеродными пористыми электродами. Когда напряжение прикладывается к обоим концам, положительные и отрицательные электроны соответственно накапливаются на противоположных пористых электродах, а положительные и отрицательные ионы в растворе электролита будут, поскольку электрическое поле соответственно сконцентрировано на границе раздела, противоположной положительному и отрицательному. На пластинах образуются два слоя коллектора, что эквивалентно двум конденсаторам, соединенным последовательно, поскольку активированный углеродный материал имеет сверхвысокую удельную поверхность ≥ 1200 м 2 / г (т. е. получается полюс) Большая площадь электрода A ), а межфазное расстояние между электролитом и пористым электродом составляет менее 1 нм (то есть получается очень малая толщина диэлектрика d). Согласно предыдущей расчетной формуле можно видеть, что конденсатор с двойным электрическим слоем является более традиционным, чем обычный. Емкость физического конденсатора намного больше, удельная емкость может быть увеличена более чем в 100 раз, так что емкость на единицу веса может достигать 100 Ф / г, а внутреннее сопротивление конденсатора может поддерживаться на низком уровне, а углеродный материал имеет низкую стоимость. , технология зрелая и так далее. Это позволяет использовать конденсатор для накопления энергии большой емкости, а при фактическом использовании можно увеличить выходное напряжение или ток путем последовательного или параллельного подключения.

(1) Скорость зарядки высокая, если она заряжена более чем на 95% своей номинальной емкости путем зарядки от нескольких десятков секунд до нескольких минут; Теперь на зарядку свинцово-кислотного аккумулятора самой большой площади уходит несколько часов.

(2) Срок службы большой, а количество циклов глубокого заряда и разряда может достигать 500000 раз. Если суперконденсатор заряжается и разряжается 20 раз в день, его можно использовать непрерывно в течение 68 лет. По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами он имеет срок службы 68 лет и не имеет «эффекта памяти».

(3) Сильноточная разрядная способность очень сильна, эффективность преобразования энергии высока, технологические потери небольшие, а эффективность сильноточного энергетического цикла составляет ≥ 90%;

(4) Плотность мощности высокая, до 300 Вт / кг ~ 5000 Вт / кг, что в десятки раз эквивалентно обычным батареям; удельная энергия значительно улучшена, свинцово-кислотная батарея может достигать только 200 Вт / кг, и в настоящее время разрабатывается суперконденсаторная батарея. До 10кВт / кг,

(5) Состав сырья, процесс производства, использования, хранения и демонтажа продукта не загрязняется, и это идеальный экологически чистый источник энергии для защиты окружающей среды;

(6) Схема зарядки и разрядки проста, не требуется никакой схемы зарядки, такой как аккумулятор, и высокий коэффициент безопасности, а техническое обслуживание не требует длительного обслуживания;

(7) Хорошие сверхнизкие температурные характеристики, диапазон температур окружающей среды от -40 ° C до +70 ° C;

(8) Легко обнаружить, оставшуюся мощность можно прочитать напрямую;

(9) Емкость мономера обычно находится в диапазоне от 0,1 до -3400F.

Страница содержит содержимое машинного перевода.