电双层电容器是利用在电极和电解质界面处形成的电双层来储存电荷的电容器,其特点是能量密度特别高。由于其高能量密度,它们常常被拿来与镍氢电池、锂离子电池等二次电池进行比较。然而,电池在充放电时会发生化学反应,而电双层电容器仅物理地吸收电荷,不发生化学反应。
因此,双电层电容器的能量密度(单位重量或体积可储存的能量)不如二次电池。另一方面,它具有输出密度(瞬间可取出的电量)较高、且因反复充放电而导致的性能下降(寿命)极小等优点。
作为蓄电装置,使用电气双层电容器,需要大量能量的用途适合使用二次电池,而需要快速充放电和耐久性的场合则选择电气双层电容器。
具体来说,它被用作移动设备、打印机、复印机、电动牙刷、光动能手表等电子电路的备用电源,还用于小行星探测器隼鸟号的机器人电源系统、汽车减速时的能量回收。
电解双电层电容器利用在活性物质界面产生的双电层来构成电容器。静电容量C的定义公式为“ C=εS/d "。为了根据该公式提高静电容量C,需要采取以下措施。
增加活性物质的表面积(S)
减小双电层厚度(d)
必须增加电解质的介电常数(ε)。
电解液是将季铵盐、咪唑盐等电解质溶解在有机溶剂中制成的,正负极的活性物质则采用活性炭。为了提高电容量C,需要采取以下措施:
使用表面积大(粒径小)的活性炭
使用离子半径较小的电解质
使用高介电常数的有机溶剂
电容器的充放电原理是:当电解液中的正负离子吸附到各电极上时,电荷会在电解液与电极的界面处增加,从而形成电荷对。当释放所储存的电荷时,离子会从双电层中释放出来。双电层电容器的形状有圆柱形和叠层形两种。圆柱形电容器的优点是易于生产;只需将正负电极和隔膜堆叠并卷成圆柱形,然后倒入电解液即可。
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