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《超級電容器技術簡介》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、超級電容器技術的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀1.研究背景隨著科技的進步及社會文明程度的提高，能源問題已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是影響當前世界各國能源決策和科技導向的關鍵因素，同時，也是促進能源科技發(fā)展的巨大推動力。進入二十一世紀之后，能源短缺和環(huán)境惡化的問題日益嚴重，這促使人們應更加重視建立確保經(jīng)濟可持續(xù)增長、有利于環(huán)境的能源供應體系，節(jié)能和擴大新能源開發(fā)利用成為世界性的趨勢。石油作為一種不可再生資源，隨著人類需求的不斷增長，已面臨嚴重的短缺，并由此不斷引發(fā)全球性的社會、經(jīng)濟、政治問題。而且，全球燃油汽車消費量的不斷增加，燃油汽車排放的NOx和COx對全球
2、環(huán)境帶來嚴重污染，并導致地球溫室效應。開發(fā)更加清潔、環(huán)保的電動汽車被認為是解決能源問題和環(huán)保問題的一條有效途徑，目前已成為全球性的研究熱點。電動汽車的研究經(jīng)過多年的研發(fā)，特別是最近十年來的集中研究，已經(jīng)對電動汽車有了比較統(tǒng)一的認識。純電動汽車（鎳氫電池或鋰離子電池作主電源）適合于短途應用，燃料電池電動車由于技術和成本因素在二十到三十年內(nèi)不具備商業(yè)化應用的競爭力，而混合電動車（“油＋電”混合，）被認為是最接近商業(yè)化的技術模式。“油＋電”混合電動車中的“電”主要是指二次電池，主要包括鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。目前，商品化的二次電池雖然具有較高的比能量，但
3、比功率都很低，一般不超過500W/kg，而且電池在高脈沖電流放電或大電流充電時會影響其使用壽命，并引起電池內(nèi)部發(fā)熱、升溫，存在安全隱患。燃料電池同樣是一種低比功率的儲能元件，耐大電流充放電能力差。單獨使用電池作為動力電源無法滿足電動汽車對電源系統(tǒng)的要求。從能源的利用形態(tài)來看，電能作為能量利用的最終形態(tài)，已成為人類物質(zhì)生產(chǎn)和社會發(fā)展不可缺少的“源動力”。近年來，小型分立的可移動電源的發(fā)展更是增加了電能的利用形式和應用范圍。電能除了通過固有的電網(wǎng)系統(tǒng)應用于工業(yè)和家庭生活外，通過可移動電源（如鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池）等“承載體”更是成為隨時隨地均可便捷使用
4、的動力源，極大方便了人們的物質(zhì)文化生活。另外，隨著科技發(fā)展和信息社會的到來，各種計算機有關的電子設備、醫(yī)療設備、家用電器及移動通信設備的逐漸普及，對高性能存儲器備用電源的需求越來越迫切。這些儲能裝置除對能量密度有一定要求外，對功率密度的要求越來越高，有的已經(jīng)超過了目前二次電池的標準設計能力，傳統(tǒng)的靜電電容器也因能量密度過低不能滿足要求。因此，迫切需要高功率型的儲能裝置以滿足當前特殊應用領域的需求。在上述特殊需要的推動下，電化學電容器近年來成為了人們的研究熱點。電化學電容器是介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間一種新型儲能器件，具有比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度，比二次
5、電池更高的功率密度。與二次電池相比，它的能量密度較低，但它的比功率一般大于1000W/kg，是二次電池的一倍以上；并且，循環(huán)壽命比二次電池高一個數(shù)量級以上。電化學電容器與具有高能量密度的二次電池或燃料電池聯(lián)合組成的混合電源系統(tǒng)，能夠滿足電動汽車和混合電動汽車既需要高比能量，又需要高比功率，同時具有高能量回收效率的動力電源系統(tǒng)的要求。并且，由于電池不需要在大電流、高脈沖功率條件下工作，能夠大幅度延長電池的使用壽命。由電化學電容器與二次電池或燃料電池組合組成的電動汽車動力電源系統(tǒng)已經(jīng)進行了整車實驗，并已開始在各類型電動車中得到應用。最近出現(xiàn)了以電化學電容器為主
6、電源的電容公交車，成為未來電動公交車發(fā)展的一個方向。除了在電動車領域的應用外，電化學電容器還可應用于記憶性存儲器、微型計算機、汽車音響、系統(tǒng)主板和鐘表等的備用電源，電動玩具車等的主電源，內(nèi)燃機的啟動電源及太陽能電池的輔助電源等。同時，作為高脈沖電流發(fā)生器電源，電化學電容器在航空航天、國防、通信等領域也將發(fā)揮重要作用。作為一種新型儲能元件，電化學電容器越來越受到國家的重視，2005年被列入《國家中長期科學發(fā)展和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》（2005-2020年），成為國家長期發(fā)展的能源領域中重要的前沿技術之一。在2006年國家重大科技專項中涉及電化學電容器的內(nèi)容有兩項
7、，這足顯國家對電化學電容器的重視。電化學電容器是能量儲存領域的一次新的革命和學科及產(chǎn)業(yè)生長點。此項目的成功突破并實用化，將在能源領域引起可與鋰離子電池的實用化相媲美的又一次創(chuàng)新。2.超級電容器簡介電化學電容器（Electrochemicalcapacitor，EC），又被稱為超級電容器（Supercapacitor，Ultracapacitor）或者雙電層電容器（ElectricDoubleLayercapacitor，EDLC），是介于傳統(tǒng)物理電容器和二次電池之間的一種新型儲能器件[9-10]。最早出現(xiàn)的是采用活性炭做電極的水系電化學電容器，后來又出現(xiàn)了
8、采用活性炭做電極的非水系電解液有機體系電容器；同期出現(xiàn)了以RuO2
