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Klassifizierungs- und Energiespeicherprinzip von Superkondensatoren

2019-10-18

die Struktur von Superkondensator (Wird auch als Superkondensator, Ultrakondensator, Goldkondensator und elektrischer Doppelschichtkondensator bezeichnet. C ähnelt dem Lithium-Ionen-Akku, der in der Reihenfolge Pluspol / Membran / Minuspol zusammengebaut ist. Die positiven und negativen Elektroden werden alle durch Auftragen des aktiven Materials auf die Sammelflüssigkeit, Trocknen und Verdichten gebildet. Die Isolationsmembran ist zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet, um einen Kurzschluss der positiven und der negativen Elektrode zu vermeiden. Der Elektrolyt wird als Träger des Ionentransports verwendet. Mit der Entwicklung interdisziplinärer Forschung und umfassender Anwendungsszenarien gibt es immer mehr Arten von Superkondensatoren.


nach dem Prinzip der Energiespeicherung gibt es Doppelschichtkondensatoren, Faraday-Pseudokondensatoren und Hybridkondensatoren; Entsprechend den Elektrodenmaterialien gibt es Kondensatoren auf Kohlenstoffbasis, Metalloxidkondensatoren und Kondensatoren aus leitfähigem Polymer. Je nachdem, ob die Elektrodenmaterialien dieselben Elektrodenmaterialien sind, gibt es symmetrische Kondensatoren und Hybridkondensatoren. Je nach Art des Elektrolyts gibt es Wasserelektrolyt. Kondensatoren und Nichtwasserelektrolytkondensatoren, bei denen Wasserelektrolytkondensatoren in Säure-, Neutral- und alkalische Wasserelektrolytkondensatoren unterteilt sind. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien, die durch Redoxreaktion Energie speichern und abgeben können, basiert der Energiespeichermechanismus von Superkondensatoren auf der Theorie der Doppelschichten.


Wie in 1 gezeigt, bewirkt das externe elektrische Feld, dass die positiven und negativen Ionen im Elektrolyten in einer gerichteten Weise auf der Fest-Flüssig-Grenzfläche des negativen Pols / positiven Pols des Kondensators angeordnet werden. Beim Laden sammelt sich die überschüssige Ladung auf der Oberfläche der positiven und negativen Polplatten des Kondensators und die entgegengesetzte Ladung im Elektrolyten wird gerichtet auf der Fest-Flüssig-Grenzfläche der positiven und negativen Pole angeordnet und bildet sich eine doppelte elektrische Schicht; Beim Entladen übertragen die positiven und negativen Polplatten die Ladung durch den leitenden externen Stromkreis, und es tritt eine Überladung auf. Wenn die Ladungsmenge abnimmt, kehrt die entgegengesetzte Ladung der entsprechenden Fest-Flüssig-Grenzfläche zum Elektrolyten zurück, wodurch die Energiespeicherung und -freigabe realisiert wird. der energiespeichermechanismus des faradayschen pseudokondensators umfasst nicht nur den energiespeichermodus des doppelten elektrischen schichtkondensators, sondern auch den energiespeichermodus des redox, dh das ion wird auf der oberfläche des aktiven materials auf der positiven und der negativen platte adsorbiert oder eingebettet in das aktive Material, und es findet eine Redoxreaktion mit dem umgebenden Material statt, um den Energiespeicher zu realisieren. Dieser Modus weist keine wesentliche Phasenänderung auf, die sich von den Lithiumionen in den positiven und negativen Elektroden von Lithiumionenbatterien unterscheidet. Einbetten und Deblockieren zwischen.

Feige. 1 schematische Diagramme verschiedener Arten von Superkondensatoren:

(a) Doppelschicht-Superkondensatoren,

(b) Faraday-Pseudopotential-Superkondensatoren,

(c) Hybrid-Superkondensatoren


Basierend auf den oben genannten Grundsätzen weist der Bedarf an Superkondensatoren für Elektrodenmaterialien im Vergleich zu herkömmlichen wiederaufladbaren Batterien seine eigenen einzigartigen Eigenschaften auf, darunter vor allem hohe spezifische Energie, hohe spezifische Leistung und lange Lebensdauer. Materialeigenschaften müssen eine hohe spezifische Oberfläche, gute Leitfähigkeit und Adsorptionseigenschaften aufweisen. Elektrodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis haben die obigen Vorteile, und die Rohmaterialien sind reich und billig, der Herstellungsprozess ist einfach, der Porenzustand ist leicht einzustellen, die chemischen Eigenschaften sind stabil, die Wärmeleitfähigkeit ist gut, die spezifische Oberfläche ist hoch Die Zyklusleistung ist ausgezeichnet und sie kann als Verbund aus Substrat, Metalloxid und leitfähigem Polymer verwendet werden, und sie ist das am weitesten verbreitete und am ausgereiftesten im Handel erhältliche Superkondensator-Elektrodenmaterial.

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