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简述双电层电容器的工作原理及特点

信息来源 : 网络 | 发布时间 : 2022-11-03 09:31 | 浏览次数 : 769

双电层电容器是一种将电荷存储在正负极的碳素电极与电解液的界面上所形成的双电层内的蓄电设备。当进行充放电时,正极上将发生正离子的物理吸附和脱离过程,由于在充放电时并不伴随化学反应,因此其充放电速度非常迅速,低温特性也良好。此外,它在理论上部存在因反复充放电二发生劣话的问题,故具有长寿命的特点。

简述双电层电容器的工作原理及特点

双电层电容器结构组成


双电层电容器的基本构造是将正、负电极面对面放置,隔板介于正、负电机之间,电极和隔板浸渍在电解液内,与锂电池的结构基本相同。


双电层电容器的特点


(1)功率密度高

可达102~104W/kg,远高于蓄电池的功率密度水平。


(2)循环寿命长

在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,双层电容器的特性变化很小,容量和内阻仅降低10%~20%。


(3)工作温限宽

由于在低温状态下双层电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大,因此其容量变化远小于蓄电池。商业化双层电容器的工作温度范围可达-40℃~+80℃。


双电层电容器的工作原理


双电层电容是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知,插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差。那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器,但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。


双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大,因此,可在无负载电阻情况下直接充电,如果出现过电压充电的情况,双电层电容器将会开路而不致损坏器件,这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时,双电层电容器与可充电电池相比,可进行不限流充电,且充电次数可达10^6次以上,因此双电层电容不但具有电容的特性,同时也具有电池特性,是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。


基本原理为:当向电极充电时,处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子,使这些离子附于电极表面上形成双电荷层,构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小(一般0.5nm以下),再加之采用特殊电极结构,使电极表面积成万倍的增加,从而产生极大的电容量。


本文只能带领大家对双电层电容器有了初步的了解,希望对大家会有一定的帮助,同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。


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