应用电化学：超级电容器课件.ppt
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超级电容器超级电容器The Supercapacitor 一、超级电容器概述二、超级电容器的分类三、超级电容器性能特点四、超级电容器技术及电极材料的进展 五、超级电容器生产情况六、超级电容器的应用七、超级电容器面临的问题 一、超级电容器概述一、超级电容器概述 超级电容器超级电容器 Supercapacitor 与蓄电池相似而又不同的一类储能器件或储能装置与蓄电池相似而又不同的一类储能器件或储能装置与蓄电池相似而又不同的一类储能器件或储能装置与蓄电池相似而又不同的一类储能器件或储能装置 二、超级电容器的分类1) 按照电极材料可以分为按照电极材料可以分为：炭电极电容器；：炭电极电容器；金属氧化物电容器；导电聚合物电容器金属氧化物电容器；导电聚合物电容器2) 按照存储电荷的机理按照存储电荷的机理，可以分为：双电层，可以分为：双电层电容器；赝电容电容器；混合型电容器电容器；赝电容电容器；混合型电容器3) 按照正负极的构成和发生的反应不同可分按照正负极的构成和发生的反应不同可分为为：对称型；非对称型对称型；非对称型4) 按照电解液可分为按照电解液可分为：水系电容器；有机系：水系电容器；有机系电容器。
电容器 超级电容器分类超级电容器分类一、根据电极材料的不同，超级电容器可一、根据电极材料的不同，超级电容器可分为以下四种分为以下四种: :(l)(l)碳电极电容器碳电极电容器(2)(2)金属氧化物电极电容器金属氧化物电极电容器; ;(3)(3)导电聚合物电极电容器导电聚合物电极电容器; ;(4)(4)复合材料电极电容器复合材料电极电容器 （（1 1）对称型超级电容器，其特点是两个电极）对称型超级电容器，其特点是两个电极的组成相同，电极反应相同且反应方向相反的组成相同，电极反应相同且反应方向相反2 2）非对称型超级电容器，两个电极组成不）非对称型超级电容器，两个电极组成不同或反应不同，例如由同或反应不同，例如由n n型和型和p p型掺杂的导电型掺杂的导电聚合物作电极的超级电容器聚合物作电极的超级电容器二、根据结构及电极上发生的反应，超级电二、根据结构及电极上发生的反应，超级电容器可分为以下两类容器可分为以下两类 三、根据储能原理，超级电容器可分为三大类三、根据储能原理，超级电容器可分为三大类(l)(l)双电层电容器双电层电容器(EDLC)(EDLC)(2)(2)法拉第准电容电容器法拉第准电容电容器(3)(3)混合类型电容器混合类型电容器 四、根据电解液不同，超级电容器可分为如下四、根据电解液不同，超级电容器可分为如下三类三类(l)(l)有机系超级电容器有机系超级电容器(2)(2)水系超级电容器水系超级电容器(3)(3)全固态超级电容器全固态超级电容器 超级电容器的结构超级电容器的结构 1、储能原理、储能原理化学电容化学电容储能机制储能机制可分为：可分为：Ø 双电层电容双电层电容--电极表面与电解液间电极表面与电解液间电极表面与电解液间电极表面与电解液间双电层双电层双电层双电层储能。
储能Ø 准电容准电容--电极表面快速的电极表面快速的电极表面快速的电极表面快速的氧化氧化氧化氧化- -还原反应储能还原反应储能还原反应储能还原反应储能相应的两类电极相应的两类电极—-—组成三种电容器组成三种电容器 双电层电容器双电层电容器 正、负极正、负极——多孔炭多孔炭 准电容器准电容器 正、负极正、负极————金属化合物、石墨、金属化合物、石墨、金属化合物、石墨、金属化合物、石墨、 导电聚合物导电聚合物导电聚合物导电聚合物 寿命短、电压低寿命短、电压低寿命短、电压低寿命短、电压低 混合电容器混合电容器 电压、能量密度高电压、能量密度高电压、能量密度高电压、能量密度高 双电层电容原理公式：公式：原理：离子迁移原理：离子迁移 双电层原理示意图双电层原理示意图 双电层电极、溶液界面结构示意图双电层电极、溶液界面结构示意图Struture diagram of the interface between electrode and electrolyte 双电层电容器充电状态电位分布曲线双电层电容器充电状态电位分布曲线Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition 双电层电容器放电状态电位分布曲线双电层电容器放电状态电位分布曲线Prifile of the potential across an electrochemical double-layer capacitor in the discharged condition 双电层电容器的电解质一般为硫酸或氢氧化钾，电容是由双电层电容器的电解质一般为硫酸或氢氧化钾，电容是由双电层电容器的电解质一般为硫酸或氢氧化钾，电容是由双电层电容器的电解质一般为硫酸或氢氧化钾，电容是由双电层所引起。
双电层电容器的能量储存在双电层电容器双电层所引起双电层电容器的能量储存在双电层电容器双电层所引起双电层电容器的能量储存在双电层电容器双电层所引起双电层电容器的能量储存在双电层电容器界面上，界面两边分别是电子导电的电极和离子导电的电界面上，界面两边分别是电子导电的电极和离子导电的电界面上，界面两边分别是电子导电的电极和离子导电的电界面上，界面两边分别是电子导电的电极和离子导电的电解液其工作的电化学过程可以写成解液其工作的电化学过程可以写成解液其工作的电化学过程可以写成解液其工作的电化学过程可以写成: : : : 法拉第准电容原理法拉第准电容原理•准电容原理准电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在则是利用在电极表面及其附近发生在一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量存储这种法拉第反应与二次电池的氧化还原反存储这种法拉第反应与二次电池的氧化还原反应不同 •此时的放电和再充电行为更接近于电容器而不是此时的放电和再充电行为更接近于电容器而不是原电池原电池,如如: （（1）电压与电极上施加或释放的电荷几乎成线）电压与电极上施加或释放的电荷几乎成线性关系性关系 （（2）设该系统电压随时间呈线性变化）设该系统电压随时间呈线性变化dV/dt=K,则产生的电流为恒定或几乎恒定的容性充电电流则产生的电流为恒定或几乎恒定的容性充电电流I=CdV/dt=CK •此此时时系系统统的的充充放放电电过过程程是是动动力力学学高高度度可可逆逆的的, 与与原原电电池池及及蓄蓄电电池池不不同同, 但但与与静静电电电电容容类类似似。
这这种种电电化化学学能能量量储储存存系系统统首首先先由由Conway等等与与CraiyofContinental集集团团合合作作,于于1975年年开开始始并并致致力力于于这这方方面面的的研研究究工工作作, 研研制制出出采采用用这这种种充充放放电电原原理理的的名名为为超超电电容容的的电电容容器器这这种种充充放放电电行行为为, Ru的的氧氧化化物物(RuO2)表表现现最最显显著著, 但但其其最最早早的的表表现现形形式式是是H在在Pt或或Pb在在Au上上进进行行欠欠电电位位沉沉积积, 产产生生高高度度可可逆逆的的化化学学吸吸附附、、脱脱附附为为与与双双电电层层电电容容及及电电极极与与电电解解液液界界面面形形成成的的真真正正的的静静电电电电容容相相区区别别, 称称这这样样得得到到的的电电容容为为法拉第准法拉第准(赝赝)电容•法法法法拉拉拉拉第第第第准准准准( (赝赝赝赝) )电电电电容容容容不不不不仅仅仅仅只只只只在在在在电电电电极极极极表表表表面面面面, ,而而而而且且且且可可可可在在在在整整整整个个个个电电电电极极极极内内内内部部部部产产产产生生生生, ,因因因因而而而而可可可可获获获获得得得得比比比比双双双双电电电电层层层层电电电电容容容容更更更更高高高高的的的的电电电电容容容容量量量量和和和和能能能能量量量量密密密密度度度度。
在在在在相相相相同同同同电电电电极极极极面面面面积积积积的的的的情情情情况况况况下下下下, ,法法法法拉拉拉拉第第第第准准准准( (赝赝赝赝) )电电电电容容容容可以是双电层电容量的可以是双电层电容量的可以是双电层电容量的可以是双电层电容量的1010～～～～100100倍 超级电容器的大容量和高功率充放电就是由这超级电容器的大容量和高功率充放电就是由这2 2种原理产生的充电时种原理产生的充电时, ,依靠这依靠这2 2种原理储存电荷种原理储存电荷, ,实现能量的积累实现能量的积累; ;放电时放电时, ,又依靠这又依靠这2 2原理原理, ,实现能实现能量的释放量的释放 因此因此, ,制备高性能的超级电容器有制备高性能的超级电容器有2 2个途径个途径: :一一是增大电极材料比表面积是增大电极材料比表面积, ,从而增大双电层电容量从而增大双电层电容量; ;二是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率二是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率, ,从从而提高准电容容量而提高准电容容量但但实际上对一种电极材料而实际上对一种电极材料而言言, ,这这2 2种储能机理往往同时存在种储能机理往往同时存在, ,只不过是以何者只不过是以何者为主而已。
为主而已 混合型机制电容器混合型机制电容器混合型机制电容器又称非对称电容器，它是利用两种不同的电极材料做正负极制作的电容器，其中一极产生双电层电容，另一极产生法拉第准电容其优点是拓宽使用电压范围并具有较高的能量密度 2、超级电容器的优点、超级电容器的优点 1. 高功率密度，输出功率密度高达数KW/kg，一般蓄电池的数十倍 2. 2. 极长的充放电循环寿命，其循环寿命可达万次以上 3．非常短的充电时间，在0.1-30s即可完成 4．解决了贮能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾，将它与蓄电池组合起来，就会成为一个兼有高比功率输出的贮能系统 5．贮能寿命极长，其贮存寿命几乎可以是无限的 6．高可靠性 3、超级电容器的缺点、超级电容器的缺点 a.如果使用不当会造成电解质泄漏等现象； b.和铝电解电容器相比，它内阻较大， 因而不可以用于交流电路 三、性能特点性能特点--介于电池与物理电容器之介于电池与物理电容器之间间 性性性性 能能能能 铅酸电池铅酸电池铅酸电池铅酸电池 超级电容器超级电容器超级电容器超级电容器 普通电容器普通电容器普通电容器普通电容器 充电时间充电时间充电时间充电时间 1-51-5小时小时小时小时 0.3-0.3-若干秒若干秒若干秒若干秒 1010-3-3—10—10-6-6秒秒秒秒 放电时间放电时间放电时间放电时间 0.3-30.3-3小时小时小时小时 0.3-0.3-若干秒若干秒若干秒若干秒 1010-3-3—10—10-6-6秒秒秒秒 比能比能比能比能Wh/kg 30- 40 Wh/kg 30- 40 1- 201- 20 <0.1 <0.1 循环寿命循环寿命循环寿命循环寿命 3 3 3 30000 >10000>10000 >100000 >100000 比功率比功率比功率比功率W/kg
电容值为： C = ε·A / 3.6 πd 其中A为极板面积，d为介质厚度，ε为相对介电常数•传统电容是从平板状导电材料得到其储存电荷面积的，只有将一很长材料缠绕起来才能获得大的面积，从而获得大的电容另外传统电容是用塑料薄膜、纸张或陶瓷等将电荷板隔开这类绝缘材料的厚度不可能做得非常簿•超级电容是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的，这种材料的多 孔结构使它每克重量的表面积可达2000平方米而超级电容中电荷分 隔的距离是由电解质中的离子大小决定的，其值小于10埃•由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积A）， 而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度d）， 种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上， 从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能一个超级电容单元的电容值， 实现电容量 0.5-5000F，工们电压 12-400v ，最大放电电流 400-2000A •超级电容能量密度较传统电容高，但功率密度较之低。
超级电容与电池的比较•超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7 F电容能释放瞬间电流18 A以上）•超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年•可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应，免维护，可密封•温度范围宽，-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃ •超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏•超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算•超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣•超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害•超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环•超级电容功率密度较电池高，但能量密度不如电池但有时可将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储进行优势互补，不失为一种更好的途径。
DLCDLCPrimary BatteryPrimary Battery一次性一次性电电池池Secondary BatterySecondary Battery可充可充电电池池 ELNA DLCELNA DLCLithium BatteryLithium Battery锂电锂电池池Ni-Cd BatteryNi-Cd Battery镍镉电镍镉电池池Li-ion BatteryLi-ion Battery锂锂离子离子电电池池ChargeCharge可充可充电电性性PossiblePossible能能Not PossibleNot Possible不能不能PossiblePossible能能PossiblePossible能能Charge Charge TimeTimeSecondsSeconds HoursHoursHoursHoursOperation Operation VoltageVoltage输输出出电压电压VariableVariable可可变变Only 3VOnly 3V仅仅3 3伏伏Only 1.2VOnly 1.2V仅仅1.21.2伏伏Only 3VOnly 3V仅仅3 3伏伏DischargeDischarge放放电电特性特性Voltage Decrease Voltage Decrease GraduallyGradually电压电压逐逐渐变渐变小小Flat Voltage Until DrainedFlat Voltage Until Drained在放在放电电完完毕毕以前以前电压变电压变化平坦化平坦 超级电容的选用•超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。
•高功率脉冲应用特征：瞬时向负载提供大电流；•瞬时功率保持应用特征：要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟•高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)•超电容容量的近似计算公式：能量需求=超电容输出能量 保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t； 超电容输出能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，•因而，可得其容量(忽略由IR 引起的压降)C=I(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2) 超级电容器使用注意事项•1、超级电容器具有固定的极性在使用前，应确认极性•2、超级电容器应在标称电压下使用：当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃•3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃•4、超级电容器的寿命：外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响电容器应尽量远离热源•5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降：由于超级电容器具有内阻较大的特点，在放电的瞬间存在电压降，ΔV=IR。
•6、使用中环境气体：超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀，导致断路•7、超级电容器的存放：超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏 四、超级电容器四、超级电容器 技术及电极材料的进展技术及电极材料的进展1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料——超级电容器的核心超级电容器的核心2、准电容储能材料、准电容储能材料3、高性能电解质溶液、高性能电解质溶液4、以减轻重量为中心的结构设计、以减轻重量为中心的结构设计 1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料 性能要求性能要求1 1、、、、高高高高比表面比表面比表面比表面 > 1000m> 1000m2 2/g /g 理论比电容理论比电容理论比电容理论比电容 > > 250 F/g250 F/g 2 2、、、、高高高高中孔孔容中孔孔容中孔孔容中孔孔容 12121212~ ~40404040Å Å Å Å 400400400400 l/gl/gl/gl/g，，，， 大于大于大于大于40404040Å Å Å Å的孔容的孔容的孔容的孔容 50505050 l/gl/gl/gl/g，，，，3 3、、、、高高高高电导率电导率电导率电导率4 4、、、、高高高高的堆积比重的堆积比重的堆积比重的堆积比重 5 5、、、、高高高高纯度纯度纯度纯度 灰份灰份灰份灰份 < 0.1%< 0.1%6 6、、、、高高高高性价比性价比性价比性价比7 7、、、、良好良好良好良好的电解液浸润性的电解液浸润性的电解液浸润性的电解液浸润性 v 已研制的电容炭材料已研制的电容炭材料活性炭（粉、纤维、布）活性炭（粉、纤维、布） ————应用最多的电极材料、应用最多的电极材料、纳米碳管、碳纳米碳管、碳气凝胶、活化玻态炭、纳米孔玻态炭、膨胀性气凝胶、活化玻态炭、纳米孔玻态炭、膨胀性石墨、炭黑石墨、炭黑和和石墨烯石墨烯等等炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料的表面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材的表面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材的表面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材的表面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材料的导电率。
料的导电率料的导电率料的导电率 对于碳材料而言，理论上，电容量与比表面积成正比，因对于碳材料而言，理论上，电容量与比表面积成正比，因对于碳材料而言，理论上，电容量与比表面积成正比，因对于碳材料而言，理论上，电容量与比表面积成正比，因此如何提高碳材料的比表面积就是关键此如何提高碳材料的比表面积就是关键此如何提高碳材料的比表面积就是关键此如何提高碳材料的比表面积就是关键 活性炭表面由大孔、中孔和微孔表面构成电极受外电压活性炭表面由大孔、中孔和微孔表面构成电极受外电压活性炭表面由大孔、中孔和微孔表面构成电极受外电压活性炭表面由大孔、中孔和微孔表面构成电极受外电压作用在孔表面形成电双层时，大孔主要起传输电解液的作用，作用在孔表面形成电双层时，大孔主要起传输电解液的作用，作用在孔表面形成电双层时，大孔主要起传输电解液的作用，作用在孔表面形成电双层时，大孔主要起传输电解液的作用，所形成的电双层对电容的贡献较小所形成的电双层对电容的贡献较小所形成的电双层对电容的贡献较小所形成的电双层对电容的贡献较小; ; ; ;中孔既起输送电解液的作中孔既起输送电解液的作中孔既起输送电解液的作中孔既起输送电解液的作用又起电双层的作用用又起电双层的作用用又起电双层的作用用又起电双层的作用; ; ; ;孔宽度小于孔宽度小于孔宽度小于孔宽度小于2nm2nm2nm2nm的微孔则仅部分形成双电的微孔则仅部分形成双电的微孔则仅部分形成双电的微孔则仅部分形成双电层贡献电容量。
层贡献电容量层贡献电容量层贡献电容量活性炭活性炭 •优势：优势：（（1 1）成本较低；）成本较低； （（2）比表面积高；）比表面积高；（（3）实用性强；）实用性强； （（4）生产制备工艺成熟；）生产制备工艺成熟；（（5 5）高比）高比容量，最高达到容量，最高达到500 F/g，一般，一般200 F/g•性能影响因素：性能影响因素： （（1 1）炭化、活化条件，高温处理；）炭化、活化条件，高温处理；（（2 2）孔分布情况；）孔分布情况；（（3 3）表面官能团）表面官能团 （（4 4）杂质•研究趋势：研究趋势： 材料复合、降低成本材料复合、降低成本 Ø 含氧官能团越多，导电性越差含氧官能团越多，导电性越差Ø羧基羧基浓度越大，漏电电流越大，储存性能浓度越大，漏电电流越大，储存性能越差Ø 羧基羧基浓度越高，静态电位越高，越易析浓度越高，静态电位越高，越易析氧，电极越不稳定氧，电极越不稳定处理炭表面官能团，提高性能处理炭表面官能团，提高性能活性炭表面官能团的作用活性炭表面官能团的作用1 1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料 高温处理的影响高温处理的影响Ø 增加电导率和密度，增加电导率和密度，Ø 减少表面官能团，也减小比表面、比容量减少表面官能团，也减小比表面、比容量 。
Ø适宜的适宜的高温处理，可提高大电流下高温处理，可提高大电流下体积比体积比容量容量 Ø 进行进行二次活化可二次活化可提高比表面提高比表面--重量比容量重量比容量 活性炭纤维的研究新例活性炭纤维的研究新例• 纺丝原料的纺丝原料的“掺杂掺杂” 1、过渡金属螯合物、过渡金属螯合物 —活化催化剂活化催化剂 2、低分解点、低残炭量共聚物、低分解点、低残炭量共聚物 3、纳米材料、纳米材料 — 炭黑等炭黑等• 酚醛树脂酚醛树脂纤维和布纤维和布 炭化、活化炭化、活化 生产用粉状活性炭性能的比较生产用粉状活性炭性能的比较 有机电解液电容碳性能比较1 1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料 碳纳米管碳纳米管特点特点 1、导电性好，比功率高、导电性好，比功率高 2、比表面小，比容量低、比表面小，比容量低 3、成本高、成本高作为添加剂使用作为添加剂使用 碳气凝胶碳气凝胶——电子导电性好电子导电性好 R+F以以Na2CO3催化热凝催化热凝 凝胶凝胶 丙酮置换丙酮置换 无水凝胶无水凝胶 液体液体CO2置换置换 超临界干燥超临界干燥 RF-气凝胶气凝胶 炭化炭化 碳气凝胶碳气凝胶 电容器产品性能：电容器产品性能：功率功率功率功率 4000 W/kg4000 W/kg，能量，能量，能量，能量 1 Wh/kg1 Wh/kg 缺点缺点：：制备费力制备费力制备费力制备费力 玻态炭玻态炭 电导率高，机械性能好；电导率高，机械性能好；结构致密，慢升温制作难，价贵。
结构致密，慢升温制作难，价贵 只能表层活化只能表层活化 多孔碳层多孔碳层 厚厚15~20 um多孔碳层的电导率高，多孔碳层的电导率高，多孔碳层比功率多孔碳层比功率18kW/L 但电容器的比能量很低（但电容器的比能量很低（0.07Wh/L））玻态炭玻态炭玻态炭玻态炭纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭活性玻态炭活性玻态炭活性玻态炭活性玻态炭整体多孔整体多孔整体多孔整体多孔，，，，比能量提高比能量提高比能量提高比能量提高快速升温炭化快速升温炭化快速升温炭化快速升温炭化，，，，成本大降成本大降成本大降成本大降 纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭1 1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料 纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭与与碳气凝胶碳气凝胶性能比较性能比较 项目项目项目项目纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭纳米孔玻态炭碳气凝胶碳气凝胶碳气凝胶碳气凝胶（美国）（美国）（美国）（美国）比表面积比表面积比表面积比表面积 mm2 2/g/g 800800~ ~19001900400400~ ~10001000电导率电导率电导率电导率 S/cmS/cm 7 7~ ~60605 5~ ~4040电极密度电极密度电极密度电极密度 g/cmg/cm3 3 0.730.730.700.70最佳比容量最佳比容量最佳比容量最佳比容量 F/gF/g 230230170170制备条件制备条件制备条件制备条件常规方法、简单方便常规方法、简单方便常规方法、简单方便常规方法、简单方便超临界干燥周超临界干燥周超临界干燥周超临界干燥周期长、费用高期长、费用高期长、费用高期长、费用高1 1、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料、多孔电容炭材料 2、准电容储能材料、准电容储能材料二、超级电容器技术及电极材料的进展二、超级电容器技术及电极材料的进展二、超级电容器技术及电极材料的进展二、超级电容器技术及电极材料的进展金属氧化物在电极/电解液界面产生的法拉第准电容远大于炭材料表面的双电层电容，其容量大概是炭材料电容容量的10一100倍，有很广阔的发展前景。
金属氧化物电极材料分为贵金属氧化物电极材料和普通金属氧化物电极材料 对金属化合物的性能要求对金属化合物的性能要求：：1、高比表面、高比表面 ——多孔，高比能量多孔，高比能量2、低电阻率、低电阻率 ——高比功率高比功率 3、化学稳定性、化学稳定性—— 长寿命长寿命4、高纯度、高纯度—— 减少自放电减少自放电5、价格低、价格低—— 便于推广应用便于推广应用 2、准电容储能材料、准电容储能材料a. 贵金属贵金属v 贵金属贵金属RuO2电容性能研究电容性能研究Ø 使用硫酸电解液；容量高，功率大，使用硫酸电解液；容量高，功率大，成本高Ø 热分解氧化法热分解氧化法380F/gØ 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法 768F/g v 添加添加W、、Cr、、Mo、、V、、Ti等的氧化物等的氧化物Ø 降低成本降低成本Ø 复合后性能高：复合后性能高：ü WO3/RuO2比容量高达比容量高达560F/gü Ru1-yCryO2 xH2O比容量高达比容量高达840F/g ü 活性炭上沉积活性炭上沉积0.4mm无定形钌膜达到无定形钌膜达到900F/g2 2、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料 b、廉价金属取代贵金属、廉价金属取代贵金属v MnO2材料材料 溶胶溶胶-凝胶法制得凝胶法制得MnO2水合物在水合物在KOH溶液中溶液中比容量为比容量为689F/g。
v NiO材料材料Ø 溶胶溶胶-凝胶法制得多孔凝胶法制得多孔NiO比容量比容量265F/gØ 北航做纳米北航做纳米Ni(OH)2容量容量500F/g以上Ø Ni(OH)2干凝胶容量干凝胶容量900F/g2 2、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料 v 多孔多孔V2O5水合物比容量水合物比容量350 F/g（在（在KCl溶液）v Co2O3干凝胶干凝胶比容量比容量291F/g（（KOH溶液中）溶液中） v -Mo2N比容量比容量203F/g2 2、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料 c、导电聚合物、导电聚合物2 2、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料、准电容储能材料导电聚合物电极材料的电容量主要也是有法拉第准电容提供的其作用机理是，通过导电聚合物在充放电过程中的氧化还原反应，在聚合物中发生快速可逆的n型或p型元素掺杂和去掺杂氧化还原反应，使聚合物达到很高的储存电荷密度，产生很高的法拉第准电容而实现电能储存聚合物电极材料是由整个三维立体结构内发生快速可逆的法拉第准电容反应实现储存能量的，因而比电容要优于仅靠电极/电解液的界面双电层储能的碳材料电极的比电容。
通常聚合物电容器的比电容比活性炭作电极材料的双电层电容器的比电容大2一3倍，其中以聚毗咯(PPY)、聚曝吩(PTH)、聚苯胺(pAN)、聚对苯(PP)聚乙烯二茂铁(PvF)等聚合物最具代表性 v 研究情况研究情况：： 聚苯胺、聚对苯、聚并苯、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯、聚并苯、聚吡咯、聚噻吩、聚噻吩、 聚乙炔、聚亚胺酯聚乙炔、聚亚胺酯v 性能特点性能特点：：Ø 可快速充放电、温度范围宽、不污染可快速充放电、温度范围宽、不污染环境环境 ；；Ø 稳定性、循环性问题稳定性、循环性问题 3、高性能电解质溶液、高性能电解质溶液v 性能要求：性能要求： 分解电压要高；分解电压要高；分解电压要高；分解电压要高； 电导率要高；电导率要高；电导率要高；电导率要高； 电解液的浓度大；电解液的浓度大；电解液的浓度大；电解液的浓度大； 电解液的浸润性好；电解液的浸润性好；电解液的浸润性好；电解液的浸润性好； 电解液纯度高；电解液纯度高；电解液纯度高；电解液纯度高； 不与电极反应；不与电极反应；不与电极反应；不与电极反应； 使用温度范围要宽。
使用温度范围要宽使用温度范围要宽使用温度范围要宽二、技术及电极材料二、技术及电极材料二、技术及电极材料二、技术及电极材料的的的的进展进展进展进展 3 3、高性能电解质溶液、高性能电解质溶液、高性能电解质溶液、高性能电解质溶液v 电容器电解质：电容器电解质：Ø 水溶液：水溶液：水溶液：水溶液：酸性体系酸性体系酸性体系酸性体系————硫酸硫酸硫酸硫酸 碱性体系碱性体系碱性体系碱性体系————氢氧化钾氢氧化钾氢氧化钾氢氧化钾Ø 有机电解液：有机电解液：有机电解液：有机电解液：EtEt4 4NBFNBF4 4/PC/PC（小型电容器，高温性能好）（小型电容器，高温性能好）（小型电容器，高温性能好）（小型电容器，高温性能好） EtEt4 4NBFNBF4 4/AN/AN（大型，大功率、低温）（大型，大功率、低温）（大型，大功率、低温）（大型，大功率、低温） LiAlClLiAlCl4 4/SOCl/SOCl2 2 季磷盐季磷盐季磷盐季磷盐( R( R4 4P P+ +) )电导率高、电化学稳定性好，可以提高电电导率高、电化学稳定性好，可以提高电电导率高、电化学稳定性好，可以提高电电导率高、电化学稳定性好，可以提高电容器的分解电压容器的分解电压容器的分解电压容器的分解电压 ( (达达达达5.45.4～～～～5.5 V)5.5 V)。
Ø 固体电解质：固体电解质：固体电解质：固体电解质： LiLi CF3SO2CF3SO2 2 2N/PEO N/PEO 、、、、RbAgRbAg4 4I I5 5 4. 以减轻重量为中心的结构设计以减轻重量为中心的结构设计• 电极设计、封装设计、特殊用途设计：电极设计、封装设计、特殊用途设计： 卷绕式卷绕式 平板式平板式 （（单体单体内并内并结构）结构） 双极性结构双极性结构（（单体单体内串内串结构）结构）• 软包装的应用软包装的应用• 模块化、独立功能化设计模块化、独立功能化设计 四、技术及电极材料的进展四、技术及电极材料的进展四、技术及电极材料的进展四、技术及电极材料的进展 五、超级电容器生产情况五、超级电容器生产情况v 1954年年第一份超级电容器的专利第一份超级电容器的专利v 小尺寸超级电容器：小尺寸超级电容器： 1978年，年， 松下，松下，Goldcap牌，最早产品；牌，最早产品； 1980年，年，NEC公司；公司； 80年代末，年代末，ELNA公司；等。
公司；等电容器的容量值电容器的容量值0.01~几法拉几法拉1. 超级电容器发展简介超级电容器发展简介 v 20世纪世纪80年代末年代末 ，由于电动汽车发展的需，由于电动汽车发展的需要，要，大尺寸超级电容器大尺寸超级电容器的研制成为热点的研制成为热点 俄、欧、美、日等国列入国家研究计划俄、欧、美、日等国列入国家研究计划Ø 美国美国美国美国Surpercapacitor SymposiumSurpercapacitor Symposium；从；从；从；从19911991年年年年起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会；起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会；起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会；起，每年都举办一次国际性的超级电容器研讨会； 美国能源部美国能源部美国能源部美国能源部制定了超级电容器的近期、中期、长期制定了超级电容器的近期、中期、长期制定了超级电容器的近期、中期、长期制定了超级电容器的近期、中期、长期的研究目标的研究目标的研究目标的研究目标 Ø 日本日本日本日本设立新电容器研究会；设立新电容器研究会；设立新电容器研究会；设立新电容器研究会； 将超级电容器研究列将超级电容器研究列将超级电容器研究列将超级电容器研究列入入入入“ “新阳光新阳光新阳光新阳光” ”计划。
计划Ø 以以以以SaftSaft牵头，牵头，牵头，牵头，欧盟组织欧盟组织欧盟组织欧盟组织电动车超级电容器的研制电动车超级电容器的研制电动车超级电容器的研制电动车超级电容器的研制1. 1. 超级电容器发展简介超级电容器发展简介超级电容器发展简介超级电容器发展简介 我国从我国从90年代开始研制超级电容器及其电极年代开始研制超级电容器及其电极材料超级电容器及其关键材料的研制已纳入超级电容器及其关键材料的研制已纳入“十五十五”、、 “十一五十一五” “863”计划中的部分专项和主计划中的部分专项和主题：题： 电动车专项电动车专项 纳米材料专项纳米材料专项 特种功能材料技术主题，等特种功能材料技术主题，等 投入力度投入力度与国外相比还有很大差距与国外相比还有很大差距 1. 1. 超级电容器发展简介超级电容器发展简介超级电容器发展简介超级电容器发展简介 2. 超级电容器主要生产公司及其产品超级电容器主要生产公司及其产品v 国外主要生产厂家：国外主要生产厂家： 德德国国———— EPCOS AG 韩韩国国———— Ness cap 美美国国———— Maxwell, Elna , Cooper Industries 俄俄罗罗斯斯———— E S M A , A C O N D 日日本本———— Nippon chemi-Con, NEC-Tokin, Matsushita Elecronic Components,Ltd 澳澳大大利利亚亚———— C a p - X X三、超级电容器生产情况三、超级电容器生产情况三、超级电容器生产情况三、超级电容器生产情况 Ø EPCOS AG（德国）（德国）ü 生产大、中型，生产大、中型， C/有机电解液有机电解液 /C，品种多，品种多ü 单体电容器：电压：单体电容器：电压：单体电容器：电压：单体电容器：电压：2.3V2.3V、、、、2.5V2.5V 电容：电容：电容：电容：5F~5000F5F~5000Fü 电容器模块：电压：电容器模块：电压：电容器模块：电压：电容器模块：电压：1414、、、、2828、、、、4242、、、、5656、、、、75V 75V 电容：电容：电容：电容：3.3F~600F 3.3F~600F ü产品特点产品特点产品特点产品特点: : 电极工艺活性炭涂布电极和活性炭纤维电电极工艺活性炭涂布电极和活性炭纤维电电极工艺活性炭涂布电极和活性炭纤维电电极工艺活性炭涂布电极和活性炭纤维电极。
极内阻低、功率密度大；循环寿命内阻低、功率密度大；循环寿命内阻低、功率密度大；循环寿命内阻低、功率密度大；循环寿命5050万次万次万次万次ü 主要用途主要用途主要用途主要用途: : 自动仪表自动仪表自动仪表自动仪表 、数码相机；电动车、起重机、、数码相机；电动车、起重机、、数码相机；电动车、起重机、、数码相机；电动车、起重机、叉车、升降机、工业机器人、工业叉车、升降机、工业机器人、工业叉车、升降机、工业机器人、工业叉车、升降机、工业机器人、工业UPSUPS等等等等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 EPCOS AG（德国）（德国）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司比能量：比能量：比能量：比能量：<1wh/kg<1wh/kg比功率：比功率：比功率：比功率：1.21.2kW/kgkW/kg 比能量：比能量：比能量：比能量：2.52.5wh/kgwh/kg比功率：比功率：比功率：比功率：1212kW/kgkW/kg 电容器模块电容器模块2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司比能量比能量 1.3~2.0wh/kg, 比功率比功率3.7~6.7kw/kg Ø Ness cap（韩国）（韩国）ü 生产大、中型，生产大、中型， C/有机电解液有机电解液 /Cü 单体电容器：电压：单体电容器：电压：单体电容器：电压：单体电容器：电压：2.3V2.3V、、、、2.7V2.7V 电容：电容：电容：电容：3F~5000F3F~5000Fü 产品特点产品特点产品特点产品特点: : 电极工艺采用活性炭涂布法电极工艺采用活性炭涂布法电极工艺采用活性炭涂布法电极工艺采用活性炭涂布法 。
综合性能最好综合性能最好综合性能最好综合性能最好 中型：中型：中型：中型：比能量：比能量：比能量：比能量：4.1 wh/kg, 4.1 wh/kg, 比功率比功率比功率比功率10.1kw/kg10.1kw/kg；；；； 大型：大型：大型：大型：比能量比能量比能量比能量 4.4wh/kg, 4.4wh/kg, 比功率比功率比功率比功率5.2kw/kg5.2kw/kgü 主要用途主要用途主要用途主要用途: : 汽车音响汽车音响汽车音响汽车音响——改善音质；改善音质；改善音质；改善音质； 太阳能照明和风能的储存电源等太阳能照明和风能的储存电源等太阳能照明和风能的储存电源等太阳能照明和风能的储存电源等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ness cap（韩国）（韩国）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Maxwell（美国）（美国）ü 美国主要的超级电容器生产商，生产大、中型美国主要的超级电容器生产商，生产大、中型美国主要的超级电容器生产商，生产大、中型美国主要的超级电容器生产商，生产大、中型 ，，，， C/C/有机电解液有机电解液有机电解液有机电解液 /C/C PC(Powercache) PC(Powercache)系列：单体电压：系列：单体电压：系列：单体电压：系列：单体电压：2.52.5ＶＶＶＶ 电容： 电容： 电容： 电容：4~25004~2500Ｆ，方型 Ｆ，方型 Ｆ，方型 Ｆ，方型 BCAPBCAP系列：单体电压：系列：单体电压：系列：单体电压：系列：单体电压：2.52.5ＶＶＶＶ 电容：电容：电容：电容：8~26008~2600Ｆ，圆柱型Ｆ，圆柱型Ｆ，圆柱型Ｆ，圆柱型 ü 主要用途主要用途主要用途主要用途: : 中型主要用于计算机和通讯系统的备用中型主要用于计算机和通讯系统的备用中型主要用于计算机和通讯系统的备用中型主要用于计算机和通讯系统的备用电源；大型电容器主要用于电动汽车和其它运输车，电源；大型电容器主要用于电动汽车和其它运输车，电源；大型电容器主要用于电动汽车和其它运输车，电源；大型电容器主要用于电动汽车和其它运输车，工业用大型工业用大型工业用大型工业用大型UPS UPS 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Maxwell（美国）（美国）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司2700F450F Ø ESMA（俄罗斯）（俄罗斯）ü 生产大型生产大型 C/KOH /Ni(OH)2混合型混合型ü 单体电容器：单体电容器：电压：电压：电压：电压：1.3V1.3V、、、、1.6V1.6Vü 启动型电容器启动型电容器:比能量约比能量约3wh/kg, wh/kg, 比功率约比功率约比功率约比功率约 2kw/kg2kw/kg 牵引型电容器 牵引型电容器:比能量约比能量约10wh/kg, wh/kg, 比功率比功率比功率比功率0.6kw/kg0.6kw/kg主要用途主要用途: 电动公交车、混合电动车等电动公交车、混合电动车等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 ESMA（俄罗斯）（俄罗斯）电容器单体电容器单体电容器模块电容器模块2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Nippon chemi-Con （日）（日）ü 生产大型生产大型, C/有机电解液有机电解液 /C 商标号：商标号： DLCAPü 单体电容器：电压：单体电容器：电压：2.3V、、2.5V 电容：电容：300F~3000F 有方型和圆柱型有方型和圆柱型 电容器模块：电压：电容器模块：电压：5~500Vü产品特点：大容量单体，高电压模块产品特点：大容量单体，高电压模块ü主要用途主要用途: 混合电动车、燃料电池电动车混合电动车、燃料电池电动车等等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Nippon chemi-Con （日本）（日本）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Elna （美国）（美国）ü 生产中、小型生产中、小型, C/有机电解液有机电解液 /C 商标号：商标号：商标号：商标号：Dynacap Dynacap ü 电容器：电压：电容器：电压：电容器：电压：电容器：电压：2.5~6.3V2.5~6.3V 电容：电容：电容：电容：0.47F~100F0.47F~100Fü 产品特点及主要用途产品特点及主要用途产品特点及主要用途产品特点及主要用途 : : 鼓型、扭扣型容量小、内阻鼓型、扭扣型容量小、内阻鼓型、扭扣型容量小、内阻鼓型、扭扣型容量小、内阻大，主要用于存储器的后备电源；圆柱型的容量较大、大，主要用于存储器的后备电源；圆柱型的容量较大、大，主要用于存储器的后备电源；圆柱型的容量较大、大，主要用于存储器的后备电源；圆柱型的容量较大、内阻小，可用作电子设备的高功率放电。
内阻小，可用作电子设备的高功率放电内阻小，可用作电子设备的高功率放电内阻小，可用作电子设备的高功率放电 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Elna （美国）（美国）鼓型、扭扣型、圆柱型鼓型、扭扣型、圆柱型2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Cooper Industries （美国）（美国）ü 生产中、小型生产中、小型, C/有机电解液有机电解液 /C 商标号：商标号：商标号：商标号：PowerstorPowerstor，，，， 有四个系列产品有四个系列产品有四个系列产品有四个系列产品A A、、、、B B、Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、F Fü 超级电容器：电压：超级电容器：电压：超级电容器：电压：超级电容器：电压：2.5V2.5V、、、、3.6V3.6V、、、、5V 5V 、、、、12V 12V 、、、、24V24V 电容：电容：电容：电容：0.22F~50F0.22F~50F ü 产品特点产品特点产品特点产品特点: :电极材料电极材料电极材料电极材料碳气凝胶。
内阻小，能提供高功碳气凝胶内阻小，能提供高功碳气凝胶内阻小，能提供高功碳气凝胶内阻小，能提供高功率充放电率充放电率充放电率充放电ü 主要用途主要用途主要用途主要用途 : :电子设备的信息存储，移动通讯等电子设备的信息存储，移动通讯等电子设备的信息存储，移动通讯等电子设备的信息存储，移动通讯等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Cooper Industries （美国）（美国）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Matsushita （日本）（日本）ü 生产中、小型生产中、小型 ,C/有机电解液有机电解液 /Cü 有有8个系列产品个系列产品SD 、、SG、、 SE、、 NF、、F 、、EL 、、EN 、、HW、、ü 超级电容器：电压：超级电容器：电压：2.3V、、2.5V、、3.3V、、5.5V 电容：电容：0.022F~50 F 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Matsushita （日本）（日本）Series/TypeSeries/TypestylestyleParts NoParts NoBody shapeBody shapeCategory Category temp. rangetemp. rangeEndurEnduranceanceFeaturesFeaturesMax. operating Max. operating voltagevoltageCapacitCapacitanceance- -- -- -- -CelCelh h- -V VF F Mu Multilayer type series SDltilayer type series SD EECS0HDEECS0HDxxxxxxxxxxMultilayer Multilayer typetype-25 to +70-25 to +7010001000Tabbed lead terminalsTabbed lead terminals 5.5 5.50.022 to 0.022 to 0.330.33 Mu Multilayer type series SGltilayer type series SG EECS5R5 EECS5R5 xxxxxxxx0.47 to 0.47 to 1.51.5 Mu Multilayer type series SEltilayer type series SE EECSE0HEECSE0Hxxxxxxxxxx5mm pitch lead taping5mm pitch lead taping0.022 to 0.022 to 0.220.22 Mu Multilayer type series NFltilayer type series NF EECF5R5EECF5R5UxxxxUxxxxFlat type, General Flat type, General purposepurpose0.1 to 0.1 to 1.51.5 Mu Multilayer type series Fltilayer type series F EECF5R5EECF5R5HxxxxHxxxx-25 to +85-25 to +8585 Cel Flat type85 Cel Flat type0.047 to 0.047 to 1.01.0 Co Coin type series ELin type series EL EECE0ELEECE0ELxxxxxxxxxxCoin typeCoin type-25 to +70-25 to +70Coin type with terminalCoin type with terminal 2.5 2.50.47 to 0.47 to 2.02.0 Su Surface Mount Type series rface Mount Type series ENEN EECENxxEECENxxxxxxxxxxxxSurface Surface Mount TypeMount Type-10 to +60-10 to +60500500Re-flow soldering Re-flow soldering methode availablemethode available 3.3 3.30.20.2 Ro Roll type series HWll type series HW EECHWxxEECHWxxxxxxxxxxxxRadial Lead Radial Lead TypeType-25 to -25 to +60(+70)+60(+70)10001000Large Cap.Large Cap. 2.3 2.31 to 501 to 502. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø NEC-Tokin（日本）（日本）ü 生产小型生产小型, C/有机电解液有机电解液 /C ，，电容电容0.047~1Fü品种繁多品种繁多 有有FC、、FM、、FG、、FY、、FR、、FS、、FT、、 FA、、FEHP、、HV、、ED/C等十二个系列等十二个系列ü 以以5.5V、、0.047~1F电容器为主要产品电容器为主要产品ü 产品特点和用途：产品特点和用途：产品特点和用途：产品特点和用途：内阻大，漏电小，储存寿命长。
内阻大，漏电小，储存寿命长内阻大，漏电小，储存寿命长内阻大，漏电小，储存寿命长用作存储器的后备电源用作存储器的后备电源用作存储器的后备电源用作存储器的后备电源 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 NEC-Tokin（日本）（日本）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚）ü 生产小型生产小型生产小型生产小型, , C/C/有机电解液有机电解液有机电解液有机电解液 /C/C ，，，， 有五个系列产品有五个系列产品有五个系列产品有五个系列产品 GW GW 、、、、GW2GW2、、、、 GS1GS1、、、、 GS2GS2、、、、 HS2HS2ü 超级电容器：电压：超级电容器：电压：超级电容器：电压：超级电容器：电压：2.25V~4.5 V2.25V~4.5 V 电容：电容：电容：电容：0.09F~2.8 F0.09F~2.8 F ü 产品特点产品特点产品特点产品特点: : 超薄形设计（最大厚度不过超薄形设计（最大厚度不过超薄形设计（最大厚度不过超薄形设计（最大厚度不过3.93.9毫米），毫米），毫米），毫米），脉冲放电性能好。
脉冲放电性能好脉冲放电性能好脉冲放电性能好ü 主要用途主要用途主要用途主要用途: : 高功率放电的电子设备，如移动通讯、高功率放电的电子设备，如移动通讯、高功率放电的电子设备，如移动通讯、高功率放电的电子设备，如移动通讯、GPSGPS定位仪、数码相机等定位仪、数码相机等定位仪、数码相机等定位仪、数码相机等 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚） GW1GW1GW2GW2GS1GS1GS2GS2HS2HS2Capacitance (F)Capacitance (F)0.18 to 1.60.18 to 1.60.09 to 0.80.09 to 0.80.2 to 2.80.2 to 2.80.1 to 1.40.1 to 1.40.2 to 0.80.2 to 0.8ESR (milliOhms)ESR (milliOhms)20 to 6020 to 6040 to 11540 to 11512 to 5012 to 5024 to 10024 to 10050 to 7550 to 75Leakage CurrentLeakage Current1 1 (microA) (microA)<2<2Short Circuit Current (A) Short Circuit Current (A) Max.Max.3030Dimensions Dimensions (mm x mm)(mm x mm)28.5 x 1728.5 x 1728.5 x 1728.5 x 1739 x 1739 x 1739 X 1739 X 1739 X 1739 X 17Thickness (mm)Thickness (mm)0.81 to 1.90.81 to 1.91.7 to 3.91.7 to 3.90.75 to 1.90.75 to 1.91.6 to 3.91.6 to 3.92.2 to 3.252.2 to 3.25Voltage (V) NominalVoltage (V) Nominal2.252.254.54.52.252.254.54.54.54.5Voltage (V) PeakVoltage (V) Peak2.52.55 52.52.55 55 5WeightWeight2 2 (gm) (gm)0.6 to 1.50.6 to 1.51.3 to 3.51.3 to 3.50.9 - 30.9 - 32 to 52 to 51.5 to 21.5 to 2PackagingPackagingSoft CasingSoft CasingOperating Temp. (degrees C)Operating Temp. (degrees C)-30° to +75°-30° to +75°-30° to +85°-30° to +85°Storage Temp. (degrees C)Storage Temp. (degrees C)-40° to +75°-40° to +75°-40° to +85°-40° to +85°TerminationsTerminationsSolderable tabsSolderable tabsShockShockIEC 68-2-27, Test Ea. IEC 68-2-27, Test Ea. VibrationVibrationIEC 68-2-6 Test Fc. IEC 68-2-6 Test Fc. Typical ApplicationsTypical ApplicationsMobile Phones GPRS PCMCIA & CF Cards Ruggedized PDAs Mobile Phones GPRS PCMCIA & CF Cards Ruggedized PDAs Digital Still Digital Still Cameras Notebook PCs AMRs Digital Music Player Wireless Cameras Notebook PCs AMRs Digital Music Player Wireless Sensor Sensor Networks Location Tracking Devices Medical Appliances ToysNetworks Location Tracking Devices Medical Appliances ToysSpecifications are typical at 20Specifications are typical at 20o oC unless indicated otherwise.C unless indicated otherwise.1 1 Typical leakage of a fully charged device at room temperature, no balance resistors. Typical leakage of a fully charged device at room temperature, no balance resistors.2 2 Weights are for reference only. Weights are for reference only. 2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 Ø Cap-XX（澳大利亚）（澳大利亚）2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 金正平公司（石）金正平公司（石）——C / C 叠层炭粉叠层炭粉，，KOH巨容公司（哈）巨容公司（哈） ——C / Ni(OH)2，，KOH奥威公司（沪）奥威公司（沪） ——C / Ni(OH)2 ，，KOH集星公司（京）集星公司（京） ——C / C 卷饶炭布，有机卷饶炭布，有机锦州公司（锦州）锦州公司（锦州）——C / C 卷饶炭粉，有机卷饶炭粉，有机大庆大庆 ——C / C ，，H2SO4，，小型小型双登公司（宁）双登公司（宁） ——C / Ni(OH)2，，KOH、、新能源（东莞）新能源（东莞） ——C / C，卷饶小型，有机，卷饶小型，有机v 国内主要生产厂家：国内主要生产厂家：2. 2. 超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司超级电容器主要生产公司 小型超级电容器小型超级电容器 各种微处理机各种微处理机 玩具车玩具车 闪光灯闪光灯 电动手工具电动手工具大型超级电容器大型超级电容器 各种交通工具各种交通工具 电网电网UPS UPS 医院手术室医院手术室 核反应堆控制核反应堆控制 防护设备防护设备 航空通讯设备航空通讯设备 无线电通讯系统无线电通讯系统 电力高压开关的分合闸操作电力高压开关的分合闸操作 电阻焊机及科研测试设备等电阻焊机及科研测试设备等六、超级电容器的应用六、超级电容器的应用 —单独使用、复式电源单独使用、复式电源 四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 1. 各种微处理机的各种微处理机的备用电源备用电源和和辅助辅助电源电源（如磁带录像机、空调机、洗衣（如磁带录像机、空调机、洗衣机的控制微电脑）。
机的控制微电脑） 2. 快充慢放电快充慢放电—玩具车，闪光灯，玩具车，闪光灯，手工具 3. 坦克、火箭牵引车等坦克、火箭牵引车等内燃机的起动电源内燃机的起动电源— 减少蓄电池用量，减少蓄电池用量， 延长电池寿命，提高延长电池寿命，提高起动可靠性（俄）起动可靠性（俄）4 .电动坦克刹车时，平抑反电动势，保护控电动坦克刹车时，平抑反电动势，保护控制线路制线路5 .电动起重机的吊件电动起重机的吊件位能回收位能回收6 .电网闪络电网闪络的平抑、的平抑、UPS四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 Supercapacitor 100 kW UPS by Sizuki Electric四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 + 电容器电容器 恒压电路恒压电路 – 俄国：莫斯科市电容公交车俄国：莫斯科市电容公交车 充电一次行驶充电一次行驶20公里公里 速度速度 25公里公里/小时小时 电容器电容器 950kg，， 0.7m3 储能储能 50MJ 可用能可用能 10度电度电 日本：电容自行车日本：电容自行车 充电充电15秒，行驶秒，行驶20公里公里 哈尔滨：哈尔滨： 无轨电车离线行驶的电源无轨电车离线行驶的电源 上海：上海：电容公交车电容公交车7. 电车、自行车的电车、自行车的驱动电源驱动电源四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 上海电容公交车上海电容公交车四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 8. 8. 电动车电动车能源能源的的节能节能“能源能源”如果是如果是内燃机内燃机—可减小其设计功率，可减小其设计功率，减轻重量，节省油料，降低污染；减轻重量，节省油料，降低污染；“能源能源”如是如是燃料电池燃料电池—可减小，可减小， 简化设计简化设计“能源能源”如是如是各种蓄电池各种蓄电池—可延长电池寿命，可延长电池寿命，节省电能。
节省电能 四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 HONDA燃料电池燃料电池/超级电容器小轿车超级电容器小轿车1 回收能量回收能量2 辅助启动辅助启动3 稳定电源稳定电源四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 Nissan Capacitor series hybrid busNissan Capacitor series hybrid bus at 2000 Tokyo Motor Show at 2000 Tokyo Motor Show四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 日产汽车公司日产汽车公司2002年推出的年推出的超级电容器混合电动卡车超级电容器混合电动卡车四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用四、超级电容器的应用 uu 军事领域军事领域军事领域军事领域uu 电动汽车电动汽车电动汽车电动汽车uu 太阳能和风能太阳能和风能太阳能和风能太阳能和风能uu 无线通信领域无线通信领域无线通信领域无线通信领域uu 消费电子领域消费电子领域消费电子领域消费电子领域uu 工业仪器仪表工业仪器仪表工业仪器仪表工业仪器仪表uu 内燃机车内燃机车内燃机车内燃机车uu 其他领域其他领域其他领域其他领域u超级电容器的应用：超级电容器的应用：超级电容器超级电容器※电池电池+ +超级电容器：超级电容器：可提供可提供高的电能量和电功率高的电能量和电功率，满足电动汽车，满足电动汽车启动、加速、爬坡、制动之大功率需求。
启动、加速、爬坡、制动之大功率需求u未来重要应用领域：未来重要应用领域：Ø电动汽车电动汽车领域领域Ø航天领域航天领域Ø能量存储领域能量存储领域 小小型型超超级级电电容容器器用途：用途：小电流长时间放电小电流长时间放电领域：领域：可用在小功率电子及电动玩具产品中做备用电源，或在带时钟的应可用在小功率电子及电动玩具产品中做备用电源，或在带时钟的应 用上进行数据存储，如录音机、用上进行数据存储，如录音机、MP3MP3、家用电器等家用电器等超级电容器超级电容器 中中型型超超级级电电容容器器用途：用途：多用于大电流的短时放电多用于大电流的短时放电领域：领域：在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，注重数据保护和备份，在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，注重数据保护和备份， 适用于带适用于带CPUCPU的智能家电、工控、仪器仪表和通讯领域中的智能家电、工控、仪器仪表和通讯领域中超级电容器超级电容器 大大型型超超级级电电容容器器组组超级电容器超级电容器用途：用途：储能使用储能使用领域：领域：电动汽车和混合电动汽车做动力源电动汽车和混合电动汽车做动力源 太阳能储能方面太阳能储能方面 军事领域军事领域 美国宇航局美国宇航局(NASA)(NASA)发明的一种便携式电化学电容器，发明的一种便携式电化学电容器，可供应可供应大电流脉冲大电流脉冲( (瞬间电流瞬间电流600-800A)600-800A)，其特点为，其特点为高效、长寿命、高效、长寿命、全固态离子体材料全固态离子体材料，，无酸碱介质。
无酸碱介质 七、超级电容器面临的问题七、超级电容器面临的问题1.动力型锂离子电池的动力型锂离子电池的‘威胁威胁’ 比能量大，比功率向比能量大，比功率向3000W/kg前进，前进，是否会取代超级电容器？是否会取代超级电容器？ 各展所长，相互补充各展所长，相互补充 进一步提高进一步提高超级电容器超级电容器性能，发挥其性能，发挥其特长特长. 2、超级电容器如何发展？、超级电容器如何发展？ 探索新材料、新体系探索新材料、新体系 （（1））高能量密度高能量密度超级电容器超级电容器v 有机电解液双电层电容器有机电解液双电层电容器 研制高比容量炭电极材料；研制高比容量炭电极材料； 研制电压窗口宽的电解液体系；研制电压窗口宽的电解液体系； 缩体减重的电容器制备工艺缩体减重的电容器制备工艺七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策 比能量：比能量：75 wh/kg （电极材料）（电极材料）最大比功率最大比功率：：5 Kw/kg工作电压：工作电压：3.8V “Nanogate Capacitor”JEOL（日本）（日本） NESSNESS2004 Skeleton Nanolaboratory ，，2.7 V v 混合电容器体系混合电容器体系Ø 发展高比表面的纳米金属氧化物（或氮发展高比表面的纳米金属氧化物（或氮化物）化物）准电容储能的准电容储能的电极电极材料；材料；Ø 复合金属化合物；复合金属化合物；Ø 嵌入式化合物作为准电容储能材料嵌入式化合物作为准电容储能材料。
七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策 （（2））高功率密度高功率密度超级电容器体系及其材料超级电容器体系及其材料Ø 纳米材料纳米材料的研制及在电极中的稳定化的研制及在电极中的稳定化 Ø 高电导率高电导率超级电容器电解液体系研制；超级电容器电解液体系研制；Ø 低电阻低电阻制作工艺研究制作工艺研究七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策 3. 打开新的应用天地打开新的应用天地 现尚未进入良性循环的发展阶段现尚未进入良性循环的发展阶段Ø 电容专用炭制备的扩试技术和产业化电容专用炭制备的扩试技术和产业化Ø 批量生产，降低成本批量生产，降低成本Ø 更新观念：加强应用开发的投入更新观念：加强应用开发的投入 积极宣传其效能积极宣传其效能七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策七、超级电容器面临的问题与对策 。
