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超级电容器储能机理

2021-10-12李姗姗杨全录张兴辉徐慧婷周娅妮张菊梅

李姗姗,杨全录,张兴辉,徐慧婷,周娅妮,张菊梅,袁 新

(兰州文理学院 化工学院,甘肃 兰州 730010)

超级电容器(Supercapacitors),是依据德国物理学家亥姆霍兹的“界面双电层理论”发展而来的一种储能器件[1].它既有电容器快速充放电的特性,同时又有电池的储能特性.超级电容器的储能是以电荷积累或可逆氧化还原反应为基础的,其性能介于传统静电电容器和蓄电池之间,可以提高功率密度、延长循环寿命、快速充放电,是清洁安全的电化学储能手段[2].

超级电容器的历史可以追溯到1957年,当时通用电气(General Electric)的工程师霍华德·贝克尔构造了第一个超级电容器并申请了专利[3].20世纪60年代中期,美国俄亥俄州的SOHIO(Standard Oil)公司制造出超级电容器,并在70年代由NEC(Nippon Electric Company)公司将其作为计算机内存的备用电源[4].直到20世纪80年代,在此基础上,人们研制出了第一个赝电容电容器,其电荷部分来源于电解液和电极的法拉第反应[5].从那时起,双电层电容器、赝电容器和非对称超级电容器开始大量出现.

超级电容器发展的历史时间表如图1所示[6],来自世界各地的超级电容器公司,如韩国Nesscap、俄罗斯ELTON、日本Nippon chemical等,一直在开发和提供不同类型的超级电容器.自2000年以来,随着对大功率、高可靠性和安全储能设备的需求不断增加,与超级电容器相关的研究数量不断显著增加.

图1 超级电容器发展的历史时间表,Helmholtz模型、Gouy Chapman模型和Stern模型的原理图,通用电气公司获得专利的第一个超级电容器的原理图

超级电容器可用于……

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