超級電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢綜述(編輯修改稿)
2025-02-04 10:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 力爭使體積能量密度達到 20Wh/L。 作為新興能量存儲器件，超級電容器具有與傳統(tǒng)蓄電池及普通電解電容的優(yōu)越性，但也有其局限性。 優(yōu)越性： ① 高功率密度：超級電容器的功率密度一般為普通電池的幾十倍 ,能夠在短時間內(nèi)放出幾百至幾千安培電流 ,這使 超級電容器很適合作瞬時或短時間的功率輸出源。 ② 循環(huán)使用壽命長：超級電容器的充放電過程是物理過程 ,具有高度的可逆性 ,不存在普通電池中由于化學(xué)組成的變化而導(dǎo)致壽命終止的現(xiàn)象 ,其理論循環(huán)使用次數(shù)為無窮大 ,實際次數(shù)可達數(shù)萬次以上。 ③ 充電速度快：超級電容器的充電過程是雙電層充電的快速、可逆的物理過程 ,允許對其進行大電流充電 ,能夠在幾十秒至數(shù)分鐘完成充電過程 ,真正做到了快速充電 ,而普通蓄電池充 電需數(shù)小時完成。 ④ 適用溫度范圍廣：超級電容器中的電荷轉(zhuǎn)移大部分在電極活性物質(zhì)表面進行 ,收到溫度的影響很小。其工作溫度一般為零下度至零上攝氏度。 ⑤ 能量管理簡單準(zhǔn)確 :超級電容的儲能量與端電壓之間具有確定的關(guān)系。因而對荷電狀態(tài)的判斷簡單而準(zhǔn)確 ,只需檢測端電壓 ,就可以準(zhǔn)確確定所儲存的能量 ,方便了系統(tǒng)的能量管理。 ⑥ 環(huán)境友好：雙電 層超級電容使用的材料安全、無毒、環(huán)保。電極材料主要由碳組成 ,不含鉛、福等重金屬 ,不會對環(huán)境帶來污染 ,也不會對生產(chǎn)或使用人員造成傷害。此外 ,超級電容屬于靜止儲能器件 ,沒有轉(zhuǎn)動的機械部分 ,在使用中安全可靠 ,不會給環(huán)境帶來噪聲污染。 局限性： ① 能量密度較低：超級電容的能量密度與蓄電池相比偏低 ,大約是鉛酸蓄電池的。在相同的能量需求條件下 ,其體積重量比蓄電池組大得多 ,應(yīng)用范圍受到制約 ,還不適宜于大容量的電力儲能。 ② 端電壓波動范圍大：超級電容的端電壓隨著儲能量的變化波動較大 ,在充放電過程中會不斷地上升或下降。如 ,當(dāng)超級電容放出的儲能量時 ,其端電壓下降到了原來的。負(fù)載在工作過程中一般要求端電壓穩(wěn)定 ,因而 ,需要在超級電容與負(fù)載之間配置一個電壓適配器 ,以達到穩(wěn)壓的目的。電壓適配器的使用 ,造成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本上升和能量轉(zhuǎn)化效率下降。 ③ 串聯(lián)均壓問題：超級電容的單體電壓較低、存儲能量較小 ,一般需要進行串并聯(lián)組合才能達到要求的電壓等級和儲能容量。 由于電容量和等效并聯(lián)內(nèi)阻等器件參數(shù)的差異 ,導(dǎo)致串聯(lián)第 4 頁 共 7 頁 單體電容電壓在工作過程中的不一致。 從超級電容的優(yōu)越性可以看出，超級電容具有傳統(tǒng)儲能裝置無法比擬的優(yōu)良特點。因此，世界上已有很多公司認(rèn)識到超級電容器的技術(shù)優(yōu)勢和潛在實用價值。而實現(xiàn)超級電容器實踐化的關(guān)鍵在于突破它自身的局限性，提高超級電容器的整體性能。 針對串聯(lián)均壓問題，目前常用的超級電容串聯(lián)電壓均衡方法分為能耗型和非能耗型兩大類。 能耗型電壓均衡法： 能耗型有并聯(lián)電阻法、并聯(lián)穩(wěn)壓管法、并聯(lián)開關(guān)電
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