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3 新型电容器的不同分类
由于超级电容器是一类新型产品,在结构、材料、性能等方面都进行了不同的更新调整。根据不同的内容,对超级电容器进行分类的方法是各不相同的。当前,对于超级电容器的分类一般参照电容器的原理、电解质等两大要素划分,每一类超级电容器又可分成不同的类别。
(1)根据原理分类。根据不同的作用原理,超级电容器主要划分成双电层型超级电容器、赝电容型超级电容器等两大类。双电层型超级电容器,在制造材料上进行了更新处理,如:活性碳电极材料,结合高比表面积的活性碳材料加工后制成电极;碳气凝胶电极材料,结合前驱材料制备凝胶,再进行碳化活化处理作为电极。赝电容型超级电容器,一般采用了金属氧化物电极材料、聚合物电极材料。前者有:NiOx、MnO2、V2O5等用于正极材料,活性碳等用于负极材料,后者有:PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极。
(2)根据电解质分类。电解质是溶于水溶液之后具备导电性能的化合物。超级电容器里的电解质包括:水性电解质、有机电解质等两种。水性电解质比较普遍的电解质有酸性、碱性、中性之分,不同特性电解质的组成也不相同。如:酸性电解质由36%的H2SO4水溶液构成,碱性电解质由KOH、NaOH 等强碱构成等。有机电解质一般选择LiClO4为主的锂盐、teABF4为主的季胺盐等当成电解质,有时可根据使用需要添加相应的溶剂,如:PC、ACN、GBL、THL等,这些对于超级电容器的性能都有明显的改善。
根据电解质对超级电容器分类方法中,还可以结合电解质的具体状态详细分类。如:按照电解质的固态、液态形式又可分为固体电解质超级电容器、液体电解质超级电容器。
4 超级电容器使用的优缺点
超级电容器在使用过程中并非每一个方面都是优越的,这就要求在运用超级电容器时能熟练掌握该装置的优缺点。受到制造技术的限制,我国在使用超级电容器时还存在安装、调试等方面的不足。不少设备因盲目使用超级电容器造成电路故障,影响了整个设备性能的发挥。作为电容器的新产品,超级电容器呈现出来的优点要显着大于缺点。
(1)优点。超级电容器是普通电容装置的升级,在对早期的电容器实施了多个方面的改良。主要优点在:①电容量。早期使用的常规电容器,电容存储量较小,仅能满足小负荷的电路需求;而超级电容器的电容量级别可达到法拉级,能适合更复杂的电路运行需要。②电路。超级电容器对电路结构的要求较低,不需要设置特殊的充电电路、控制放电电路,且电容器的使用时间不会受到过充、过放的影响。③焊接。普通电容器无法进行焊接,在安装超级电容器时可根据需要进行焊接处理,防止了电池接触不良等现象的发生,提高了电容器元件的使用性能。
(2)缺点。通过对超级电容器的性能测试,笔者发现这种新型电容器也存在缺点。如:①泄漏。超级电容器安装位置不合理,容易引起电解质泄漏等问题,破坏了电容器的结构性能。②电路。超级电容器仅限于直流电路的使用,这是由于与铝电解电容器相比,超级电容器的内阻更大,不适合交流电路的运行要求。③价格。由于超级电容器是新一代高科技产品,其刚刚推向市场时价格相对较高,增加了设备运行的成本投入。
5 结 论
总之,长期以来国内采用的均是常规的电容器,其由两片接近并相互绝缘的导体构成电极之后,用于储存电荷、电能的电子元件。超级电容器即"双电层电容器",目前是储存电能的新器件。从物理角度看,超级电容器具备了充电耗时短、运行时间长、温控效果好、环保性能强等特点。
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