第一篇：超級電容器介紹

超級電容器/法拉電容介紹五

超級電容器類型簡介

超級電容器的類型比較多，按不同方式可以分為多種產品，以下作簡單介紹。

按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器：

雙電層型超級電容器，包括

1.活性碳電極材料，采用了高比表面積的活性炭材料經過成型制備電極。

2.碳纖維電極材料，采用活性炭纖維成形材料，如布、氈等經過增強，噴涂或熔融金屬增強其導電性制備電極。

3.碳氣凝膠電極材料，采用前驅材料制備凝膠，經過炭化活化得到電極材料。

4.碳納米管電極材料，碳納米管具有極好的中孔性能和導電性，采用高比表面積的碳納米管材料，可以制得非常優良的超級電容器電極。

以上電極材料可以制成：

1.平板型超級電容器，在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極，另外也有Econd公司產品為典型代表的多層疊片串聯組合而成的高壓超級電容器，可以達到300V以上的工作電壓。

2.繞卷型溶劑電容器，采用電極材料涂覆在集流體上，經過繞制得到，這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。

贗電容型超級電容器：

包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料，金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料，活性炭作為負極材料制備的超級電容器，導電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經P型或N型或P/N型摻雜制取電極，以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它類型多處于研究階段，還沒有實現產業化生產。

按電解質類型可以分為水性電解質和有機電解質類型：

水性電解質，包括以下幾類

1.酸性電解質，多采用36％的H2SO4水溶液作為電解質。

2.堿性電解質，通常采用KOH、NaOH等強堿作為電解質，水作為溶劑。

3.中性電解質，通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質，水作為溶劑，多用于氧化錳電極材料的電解液。

有機電解質

通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質，有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶劑，電解質在溶劑中接近飽和溶解度。

另外還可以分為：

1.液體電解質超級電容器，多數超級電容器電解質均為液態。

2.固體電解質超級電容器，隨著鋰離子電池固態電解液的發展，應用于超級電容器的電解質也對凝膠電解質和PEO等固體電解質進行研究。

超級電容器應用簡介

超級電容器的應用范圍極為廣泛，小到存儲器的備用電源、電動玩具的電源，大到航天導彈發射的大功率啟動系統、電動汽車的能量功率系統等一切與能量功率相關的儀器設備系統均有超級電容器的身影。

超級電容器在軍用、民用領域均有廣泛的應用前景。小電流放電的雙電層電容器可用作微機等的備用電源或小型裝置如玩具、打印機、報警器、信號燈等的一次電源；安培級大電流放電雙電層電容器可單獨或與蓄電池一起構成電源系統，既可作為起動電源也可作為小型負載的驅動電源，如用于坦克、飛機、火箭、導彈等作為起動電源；人造衛星、宇宙飛船空間站、潛艇水下推進，尤其是在電動車輛方面的應用越來越多；利用其良好充放電性能可作為快速充電簡易電源；利用其輸入小電流輸出大電流可作為充放電周期循環的電源；因其容量大，還可用于微分和積分電路、簡易計時電路、超低頻信號處理電路等。隨著電極材料的改進和電解質的合理選用，雙電層電容器的功率密度和能量密度逐步向理論值靠近，其應用前景更為廣闊。

超級電容器最近的研究目標之一是單獨用雙電層電容器或將其與蓄電池聯用，作為電動汽車和混合動力汽車的動力電源。上千法拉級的雙電層電容器用作電動汽車的短時驅動電源，可以在汽車啟動和爬坡時快速提供大電流從而獲得大功率以提供強大的動力；在正常行駛時由蓄電池快速充電；在剎車時快速存儲發電機產生的瞬時大電流，回收能量。這可以減少電動汽車對蓄電池大電流放電的限制，極大的延長蓄電池的循環使用壽命，提高電動汽車的實用性。目前日本富士重工推出的電動汽車已經使用日立機電制作的鋰離子蓄電池和松下電器制作的儲

能電容器的聯用裝置；日本本田公司更是將雙電層電容器與汽油機相結合，研制出一種綜合電動機助力器系統，使內燃機主要工作在最佳工況點附近，大大降低內燃機的排放，并可回收制動能量，通過裝在小客車上極大的降低汽油機燃油消耗量成為低排放的節能汽車；日本豐田公司研制的混合電動汽車，其排放與傳統汽油機車相比CO2下降50％，HC、CO和NOx排放降低90％，燃油節省一半。

目前，電動助力車市場正在大力擴展，其電源與電動汽車相似，蓄電池由于其充放電電流要求苛刻，能量難以進行瞬時回收，同時其功率性能不佳也直接影響其應用，而超級電容器非常容易滿足這些要求，采用超級電容器在其起動、加速與爬坡時對系統進行能源補充，并在剎車時完全回收能量，提高系統性能。在風力發電或太陽能發電系統中，由于風力與太陽能的不穩定性，會引起蓄電池反復頻繁充電，結果大大縮短電池壽命，利用雙電層電容器吸收或補充電能的波動，可以輕易解決這一問題。此外，在有瞬間強負載系統中，利用雙電層電容器可以起到穩定系統電壓，減少系統電源容量配制的作用。

超級電容器在有些場合可以替代電池工作，同時，可以避免由于瞬間負載變化而產生的誤操作。在便攜式儀器儀表中驅動微電機、繼電器、電磁閥等，在一些帶有機械動作功能的電話中，由于電話網的電流較小，不可能實現動作功能，因此要有一個電源對這一動作進行支持，電池也是一種選擇，由于存在更換及維修的問題，超級電容器顯示出優越性。

超級電容器還可用于對照相機閃光燈進行供電，可以使閃光燈達到連續使用的性能，從而提高照相機連續拍攝的能力；另外，德國Epcos公司還用該器件對相機快門進行控制。機動無線通訊設備往往采用脈沖的方式保持聯絡，由于雙電層電容器的瞬時充放電能力強，可以提供的功率大，在這一領域的應用也非常廣闊。

大容量超級電容器的另一個重要應用在電力系統上，運用超級電容器進行重要系統的瞬態穩壓穩流，特別是在大功率系統上，幾乎是不可替代的器件。在這方面，據華北電力大學電能質量所的調查，在眾多大型石化、電子、紡織等企業，各企業每年因電力波動的損失可能高達上千萬；另外，芯片企業在選址時考慮電力的波動也是一個非常重要的環節，而超級電容器系統則可以完全解決這個問題。

另外，隨著電子與能源工業的發展，超級電容器在短時UPS系統、太陽能電源系統、汽車防盜系統等免維護系統上具有不可替代的作用，在一些電磁操作機構電源、汽車音響系統等領域均具有非常廣泛的應用。

第二篇：金屬氧化物超級電容器簡介

金屬氧化物超級電容器簡介

超級電容器，是一種介于普通靜電電容器與二次電池之間的新型儲能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循環壽命長、無記憶、充放電效率高，不需要維護和保養等優點，因此在移動通訊、信息技術、電動汽車、航空航天和國防科技等方面具有廣闊的應用前景。世界各國都給予了高度重視，并將其作為重點開發項目和戰略研究進行研發。超級電容器儲能機理

超級電容器按原理可分為雙電層電容器和贗電容電容器。作為第一類導體的電極與第二類導體的電解質溶液接觸時，充電時則在電極/溶液界面發生電子和離子或偶極子的定向排列，形成雙電層電容。雙電層電容器的電極通常為具有高比表面積的多孔炭材料，目前常用的炭材料有:活性炭粉末、活性炭纖維、炭黑、碳氣凝膠、碳納米管、玻璃碳、網絡結構炭以及某些有機物的炭化產物。

贗電容，也稱法拉第準電容，是在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質進行欠電位沉積，發生高度可逆的化學吸附，脫附或氧化，還原反應，產生和電極充電電位有關的電容。贗電容不僅在電極表面，而且可在整個電極內部產生，因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度。在相同電極面積的情況下，贗電容可以是雙電層電容量的10～100倍。

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金屬氧化物超電容電極材料最新進展

對電極材料研究主要集中在各種活性炭材料、金屬氧化物材料、導電聚合物材料等。其中活性炭電極材料以產生的雙電層為主，金屬氧化物材料與導電聚合物材料以產生的贗電容為主，下面就介紹贗電容電極材料的研究進展情況。由于RuO2等活性物質在電極/溶液界面法拉第反應所產生的“準電容”要遠大于活性炭材料表面的雙層電容，有著廣闊的研究前景，已經引起了不少研究者的重視。

1、超細微RuO2電極活性物質的制備與研究

超細微RuO2電極活性物質以其優異的催化活性已經在鹵堿工業中得到了廣泛的應用，但利用其不同尋常的比容量作為電化學電容的活性物質僅僅是近幾年的事情。T.R.JOW對這一活性物質進行了系統的研究，他們使用溶膠凝膠方法制備了超細微RuO2顆粒，在175℃加熱若干時間，然后制備成為電極進行測試，此種RuO2電極活性物質具有優異的大電流充放電性能，其單電極比容量高達760F/g。JOW認為制備含水的無定型的RuO2氧化物是加大材料電容量的關鍵，反應僅僅發生在氧化物電極表層。活性材料中加入大面積導電性碳黑后使材料的大電流放電性能有所改善，功率密度達到100KW/Kg。JOW制備的活性電極可在－52℃～73℃的范圍之內連續充放電60，000次以上。JOW等人給出的解釋是RuO2?xH2O由于是無定型態，電解液容易進入電極材料，由它作電極時，是材料整體參加反應，即材料的利

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用率可達到100%；而RuO2作電極材料時，由于是晶體結構，電解液不易進入電極材料內部，只在材料的表面發生反應。所以雖然RuO2的比表面積大，但實際比容量卻比RuO2?xH2O小得多（RuO2?xH2O法拉第理論容量，900F/g）。由此可見，無定型態結構比晶體結構更適合作超電容電極材料。RuO2電極活性物質在電容量方面的性能是其他的物質所不能比擬的，但由于該種活性物質高昂的價格，大規模的工業化生產尚不現實，因此，人們在尋找各種方法減少RuO2的用量。

納米RuO2電極活性材料以其不同尋常的比容量而成為研究的熱點,研究工作主要集中在運用不同的方法制備活性極高的電極材料。Fang，等在100～200℃以鉭基體熱分解先驅體乙醇釕制備氧化釕膜，比電容為593F/g,表面電容為4F/㎝。超細微RuO電極活性材料的制備主要采用熱分解氧化RuCl3?xH2O的水溶液或乙醇溶液(300～800℃)。用此法制得的無水RuO2薄膜作電極,比表面積約為120㎡/g,比容量最大可達380F/g,最大工作電壓1.4V左右。用熱分解氧化法制備的電極活性材料不含結晶水,屬于晶體結構,僅顆粒外層Ru和H作用,因此電極比表面積的大小對電容的影響較大,所得的電極比容量比理論值小得多。

在此材料中,電極表面和體相內均能發生氧化還原反應,使RuO2?xH2O的全部體積均能用于電荷存儲,大大提高了電極的比容量。此外在粗糙的基體材料或大比表面積的材料上沉積RuO2可獲得高比表面積的涂層或粉體材料。氧化釕被認為是實現這個

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目標的重要候選材料，但氧化釕用作超級電容器材料有一個致命的弱點,那就是材料的成本太高,達到了約1＄/g,而相應的碳材料只有約0.02＄/g；且金屬釕對環境也有污染，所以它的使用，受到了很大的限制。

2、其他過渡金屬氧化物的制備與研究

氧化錳資源廣泛、價格低廉、環境友善、具有多種氧化價態，廣泛地應用于電池電極材料和氧化催化劑材料上。氧化錳用作超級電容器的電極主要歸結為兩類，一類為制備氧化錳粉末電極，另一類為制備氧化錳薄膜電極。高比表面積二氧化錳是由Anderson等人發現的一種價格低廉且效果良好的新型電容器材料。他們分別用溶膠凝膠法和電化學沉積法來制備MnO2,通過比較發現,用溶膠凝膠法制備的MnO2的比容量比電沉積法制備的MnO2的比容量高出1/3之多,達到698F/g,且循環1500次后,容量衰減不到10%。這樣高的比容量是基于法拉第準電容儲能原理,MnO在充放電過程中發生了可逆的法拉第反應,而且由于用溶膠凝膠法制備的MnO2是納米級的,具有高的比表面積,同時無定型的結構使MnO2晶格擴張,質子很容易存留在里面,而沉淀法制得的晶體結構的微米級MnO2不具有這些特點。

3、其他電極活性材料代替RuO2 RuO2活性物質成本昂貴，因此，必須尋找一種可以代替RuO2活性物質的廉價電極活性物質。這方面的研究工作雖然不少，但遺憾的是至今尚沒有發現可以完全代替RuO2的新材料。

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Branko.N.Popov使用醇鹽水解溶膠凝膠方法制備了超細Co2O3電極活性物質，單電極的比電容達到了291F/g。另外，雜多酸類化合物是一類很大的化合物族，呈現一種立體的網絡式結構且具有很大的比表面積，鉬、鎢兩種氧化物有用作電化學電容電極活性物質的潛力，結合雜多酸類化合物的結構，磷鉬雜多酸H3PMo12O14。是作為電極材料的最好選擇，目前的部分工作就是圍繞這類化合物進行的。使用RuO2作為電容器的另一個電極，電容器雙電極比電容達到112F/g，能量密度可以達到37KJ/Kg，具有較大的應用前景。K.C.Tsai使用高溫氧化法制備了一種金屬鉬的氮化物T-MoN。該種物質具有大的材料比表面積（700㎡/g），與RuO2電極組成電容器其雙電極比電容達到了125F/g。研究者對包括相對惰性的金屬氧化物V2O5，過渡貴金屬氧化物IrOx在內的其他活性物質在這方面的應用也進行了實驗，目前性能最好的材料仍然是T.R.JOW制備的無定型釕的氧化物。

4、導電聚合物超電容電極材料最新進展

導電聚合物是一種新型的電極材料,其最大的優點是可以通過分子設計選擇相應的聚合物結構,從而進一步提高聚合物的性能,以得到符合要求的材料。有關這方面的研究也非常活躍。導電聚合物電極電化學電容器的電容主要來自法拉第準電容,其作用機理是：通過在電極上的聚合物膜中發生快速可逆的n型或p型摻雜和去摻雜氧化還原反應,使聚合物達到很高的儲存電荷密度,從而產生很高的法拉第準電容來儲存能量,其較高的工作電位

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是源于聚合物的導帶和價帶之間有較寬的能隙。導電聚合物電容器可分為三類：①兩極由同一種p-型摻雜導電聚合物構成,結構對稱；放電過程中,去摻雜態的聚合物電極發生氧化(摻雜)反應而摻雜態的電極發生還原(去摻雜)反應,當放電至兩電極都處于半摻雜態時,兩極電壓為零。

因為在電容器體系中,對純度要求很高,而化學合成方法要使用較多的化學助劑,在得到產物的同時產生了較多的雜質,而且有些雜質是不容易清除的。對于各種類型的電子導聚合物都可以通過電化學方法進行聚合,使用惰性金屬電極或碳紙電極作為集流體,在單體分子的水溶液或有機溶液中,以恒定的電壓或電流使材料發生聚合反應,某些無法確定聚合條件的材料,可以通過線性電位掃描(循環若干次)的方法合成聚合物,當聚合體系使用有機溶液時,反應要在氬氣保護的條件下完成。氧化釕的實用性研究和展望

氧化釕雖然性能優異，但其資源較為緊缺，且價格昂貴，因此各國都在尋求減低其成本的途徑。歸納起來，主要工作圍繞以下幾個方面:（1）使用各種方法制備大面積的RuO2活性物質。（2）將RuO2電極活性物質與其他的金屬氧化物混合以達到減少RuO2用量并同時提高材料容量的目的。（3）尋找其他廉價的材料代替RuO2以降低成本。

超級電容器產業在我國剛剛起步，目前比較成熟的技術局限在碳材料雙電層電容器的研發和制造中，氧化釕材料氧化還原電

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容器尚無生產，但碳材料的性能遠不及氧化釕，只能應用在性能要求較低的民用設備上，無法滿足軍工和航天工業上的應用，因此目前國內的高性能電容器大部分需要進口，如果能開發出性能優良的氧化釕電容器，并以其低成本占領部分國內市場，定會降低進口產品的比例與價格，無論對國家還是社會都是很大的貢獻。

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第三篇：超大容量電容器(EDLC)介紹

超大容量電容器（EDLC）介紹

超大容量電容器是近年來開始被廣泛關注的新型電子元器件。它不同于傳統的電解電容器，它只有一個固體電極板，它是利用了液體電解液與固體電極相界面上形成的雙電層來存儲電荷。也就是說，電解液本身充當了另一個電極。由于液體與固體的接觸界面上形成的雙電層間距極其微小，所以它的等效電容量可以比普通的（雙電極）電解電容器大的多，可以是法拉（F）級的靜電容量，大大高于普通電解電容器的微法拉（uF）級。

如此巨大的電容量，甚至可以將這種電容器作為存儲電能的“電池”使用，相對于普通的使用電化學原理構成的電池來說，這種“電池”的充電和放電過程，完全沒有涉及化學的物質變化，因此也被稱為“物理電池”，其最大的優點是使用壽命長，理論上可以經受無限多次的充放電循環使用，而且充電速度和能量轉化效率也是普通化學電池無法相比的。

由于雙電層的間距極其微小，也帶來了另一個問題，就是容易被擊穿，耐壓很小，現在的產品，耐壓一般都只有6V以下，許多產品的耐壓在3V以下。因此，在應用上與普通的電解電容器或化學電池，有比較大的區別。

第四篇：電器行業：超級電容器成長空間巨大

電器行業：超級電容器成長空間巨大

2010-05-12

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中國超級電容器產業總規模2006年-2008年分別達到3.9億元、5.7億元、8.6億元和13.3億元，年復合增長率達到了24.4%。目前超級電容器占世界能量儲存裝置的市場份額不足1％，在我國所占市場份額約為0.5％，超級電容器存在著巨大的市場潛力。產品具有的充放電速度快、對環境無污染、循環壽命長等優點，彰顯出無可替代的優越性。由于其巨大的電容量以及快速的充放電速率，超級電容器在新能源汽車、節能設備以及智能電網領域有著非常廣泛地應用。相比于國外研究超級電容器起步較早，技術相對比較成熟。許多國家均把超級電容器作為國家的重點研究和開發項目。國內起步較晚，但是在一些技術方面國內超級電容器生產商已經達到國際領先水平。目前國內主要生產經營超級電容器的公司有上海奧威科技開發有限公司、北京合眾匯能科技有限公司、錦州凱美能源有限公司、哈爾濱巨容新能源有限公司等十幾家公司。方正證券分析師歐陽仕華表示，超級電容器行業在我國屬于新興行業，現在處于起步階段，未來發展空間巨大。建議關注技術壁壘比較高的上游電解液原料生產企業，如新宙邦，以及中游產業中既有技術基礎，又有規模優勢的電容器生產商，如法拉電子、銅峰電子等。

第五篇：超級工程介紹

超級工程介紹

英文名：Super engineering

類型：紀錄片[1]

地區：大陸

語言：簡體中文

別名：中國戰略性新興產業巡禮

電視臺：CCTV

集數：5

《超級工程》，央視最近新推出的一部大型工程類紀錄片。這也是繼《舌尖上的中國》之后，央視紀錄頻道的又一篇巨制。我也是一名工程類紀錄片的粉絲，看完完第一集后也是心潮澎湃，看完這一集，你會覺得，那些我們在工作中遇到的問題都是浮云……

《超級工程》選取了當下中國最具代表性的五個重大工程項目，每一集講述一個工程，分別為《北京地鐵網絡》、《上海中心大廈》、《港珠澳大橋》、《海上巨型風機》和《超級LNG船》。涉及能源、交通、建筑各個方面。

總導演李炳透露，《超級工程》展現的絕不僅僅是中國“能造什么”，更要解讀“為什么造”和“怎么造”；超級工程能給普通人的生活帶來什么，甚至關于某些超級工程的爭議，都是這部紀錄片嘗試回答和表現的內容。每個超級工程的故事中，總會有幾個很“酷”的角色，大型盾構機的操作員、液化天然氣船的焊接工、摩天樓頂的吊裝工……“他們的形象并不完美，遭遇挫折也會抱怨，但是看著他們認真地工作，聽著他們說自己的夢想，你會發現這些再普通不過的人物，正是超級工程不可缺少的建設者，是他們推動著社會的進步。”