超级电容器的现状及发展趋势

超级电容器电极材料的研究进展

2011年第3期 新疆化工 11 超级电容器电极材料的研究进展 摆玉龙 （新疆化工设计研究院，乌鲁木齐830006） 摘要：超级电容器既具有超大容量，又具有很高的功率密度，因此它在后备电源、替代电源、大功率输出等方面都有极为广泛的应用前景。超级电容器的性能主要取决于电极材料，近年来各国学者对于超级电容器的电极材料进行了大量的研究。 关键词：超级电容器；电极材料 1 前言 超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器(也称为赝电容电容器)以及二者兼有的混合电容器。双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部。根据这两种原理，目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类[1]：碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。 2 碳材料类电极材料 在所有的电化学超级电容器电极材料中，研究最早和技术最成熟的是碳材料。其研究是从1957年Beck发表的相关专利开始的。碳电极的研究主要集中在制备具有大的比表面积和较小内阻的多孔电极材料上，可用做超级电容器电极的碳材料主要有:活性炭、纳米碳纤维、玻璃碳、碳气凝胶、纳米碳管等。 活性炭(AC)是超级电容器最早采用的碳电极材料[2]。它是碳为主，与氢、氧、氮等相结合，具有良好的吸附作用。其特点是它的比表面积特别大，比容量比铂黑和钯黑高五倍以上[3]。J.Gamby[4]等对几种不同比表面积的活性炭超级电容器进行测试，其中比表面积最大为2315m2·g的样品得到的比容量最高，达到125F/g，同时发现比表面积和孔结构对活性炭电极的比容量和内阻有很大影响。 活性炭纤维(ACF)是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF的制备一般是将有机前驱体纤维在低温(200℃~400) ℃下进行稳定化处理，随后进行炭化、活化(700℃~1000) ℃。日本松下电器公司早期使用活性炭粉为原料制备双电层电容器的电极，后来发展的型号则是用导电性优良、平均细孔孔径2~5nm、细孔容积0.7~1.5m3/g、比表面积达1500~3000m2/g的酚醛活性炭纤维[5]，活性炭纤维的优点是质量比容量高，导电性好，但表观密度低。H. Nakagawa采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维(HD-ACF)[6]，其密度为0.2~0.8g/m3，且不用任何粘接剂。这种材料的电子导电性远高于活性炭粉末电极，且电容值随活性炭纤维密度的提高而增大，是一种很有前途的电极材料。用这种HD-ACF 制作超级电容器电极[7]，结果表明，对于尺寸相同的单元电容器，采用HD-ACF为电极的电容器的电容明显提高。 炭气凝胶是一种新型轻质纳米级多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高达80%~98%，典型孔隙尺寸<50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，比表面积高达60~1000m2/g，密度为0.05~0.80g/m3，是一种具有许多优异性能(如导电性、光导性和机械性能等)和广阔的应用前景的新型材料[8]。孟庆函，

电力电容器的市场现状和发展前景

电力电容器的市场现状和发展前景 ——西安西电电力电容器有限责任公司房金兰 2007年06月14日14:26:36 市场需求现状 近年来，国内电力电容器行业的发展极其迅猛。产品的质量和数量都有了大幅度的提升，相当一部分优势企业已开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。随着电力工业的快速发展、技术进步以及无功补偿、节能降损管理的加强，电力电容器制造企业遇到了前所未有的发展机遇。使电力电容器的市场迅速扩大，同时，也引发了许多领域对电力电容器的大量需求。 无功补偿：对电力系统进行无功补偿是电力电容器最主要的用途，需求量约占整个电容器市场的80%，容量达8000万kvar以上。其主要作用是提高功率因数、降低线路和输变电设备的损耗、改善受端电压质量以及提高输送功率。市场需求量与年新增发电装机容量有密切关系，过去公认的比例关系为0.7：1，即发电装机每增加1kW，需安装无功补偿电容器0.7kvar。近几年电网的发展有了很大变化，电压等级多，输送距离长，线路中为降低工频过电压而增设的并联电抗器也需要进行无功功率补偿，节能降耗和无功管理得到了加强。虽然无功补偿比率增加到多少尚无定论，但从近几年无功补偿电容器实

际安装容量来看，与新增发电装机容量大致存在1：1的关系。 谐波滤波：一方面，随着电气化铁道、冶金等非线形电力负荷的迅速增加，以及整流、变频、家用电器等电力电子设备的广泛应用，电力系统中谐波含量大幅度增加；另一方面，电力用户对电能质量的要求也不断提高。所以，电力系统对谐波滤波装置的需求逐年增加，但由于目前虽有谐波控制标准，尚无严格的谐波管理规定，近年滤波电容器增加的幅度还不是很大，年需求量大约为100万kvar。 串联电容器：在输电线路上安装串联电容器，以容抗补偿线路的感抗，可以提高输送功率、提高电网稳定性和提高线路受端电压、改善电压质量。我国近几年开始重视串联补偿的应用，在220kV和多条500kV输电线路上安装了串联电容器，发挥了预期的技术效用和经济效益。近几年按平均每年装设2套串补装置计，则需用串联电容器大约为100万kvar，但这类电容器主要还依靠进口。 直流输电用电力电容器：近年来，我国直流输电线路发展很快，天广、嵊泗、贵广Ⅰ回、三常、三广、灵宝、三沪等直流工程相继投运，贵广Ⅱ回、高岭工程正在建设中。大致每年新建一项直流工程。而一项±500kV的直流工程需要电容器800万kvar左右，包括：交流滤波和并联电容器、交流PLC电容器、换流阀阻尼和均压电容器、

超级电容器研究综述

一、超级电容器的发展与进步 （一）概述 在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。 电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。 超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。 超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。 （二）超级电容器的原理 超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。一方面，与传统电容器相比，超级电容器的电极材料往往选用高比表面积材料，如活性碳，通过静电作用在固/液界面形成对峙的双电层存储电荷，因此超级电容器拥有比传统电容器高的能量密度，静电容量能够达到千法拉至万法拉级；另一方面，与电池能量存储机理类似，超级电容器可以通过法拉第氧化还原反应完成电荷存储和释放，由于主要依靠电极表面或近表面的活性材料存储电荷，超级电容器与电池相比，能量密度较低，但是具有高的功率密度和循环稳定性。 1 传统电容器 传统的平行板电容器是所有静电电容器储能的基础，传统电容器电能的储存来源于电荷在两极板上聚集而产生电场。平行板电容器的静电电容的计算公式为： r是两极板材料的相对介电常数，0是真空介电常数，A是电极板的正对面积，d 是两极板的距离。 2 双电层超级电容器 双电层电容器是通过静电电荷分离，依靠固/液界面的双电层效应完成能量的存储和转化。电解液离子分布可为两个区域——紧密层和扩散层。其双电层电容可视为由紧密层电容和扩散层电容串联而成。双电层电容器正是基于上述理论发展起来的。充电时，电子经外电

电容器的发展机遇及发展方向分析

电容器的发展机遇及发展方向分析 我国是全球最大的电容器生产国和出口国，同时也是电容器的消费大国。在日前公布的电容器行业“十二五”发展规划中明确指出，“十二五”期间电容器的发展重点为：新能源配套用电容器、功率型逆变电容器、功率型变频电容器、汽车电子配套电容器。可以说，节能环保、信息技术、新能源、新材料及新能源汽车等新兴产业为电容器发展带来了新的机遇。 国内电容器企业应更具前瞻性 目前，全球电容器产能主要集中在日本、台湾地区以及中国大陆。与前两者相比，国内电容器产能虽大，但多为低端产品。因此，中国电子元件行业协会电容器分会秘书长潘大男就指出：“国内电容器企业应顺应市场变化，密切关注前瞻性行业，不断推出适应不同整机要求的产品，才能做大做强。当前电容器厂商应该关注太阳能光伏、风力发电、潮汐发电、节能灯具、电动汽车、混合动力汽车、汽车电子、地铁、高铁、直流输变电、三网合一、高清电视、机顶盒、手机电视等行业的发展。” 铝电解电容优势依然巨大 电容器约占整机电子元件用量的40%左右，而铝电解电容器占整个电容器产量的34%。铝电解电容器由于具有电压和电容量范围宽、储电量大、价格低的优势，在消费电子产品应用中占44%，主要应用于电脑、彩电、空调、照相机等家用电器及数控车床等。

随着铝电解电容器技术进步不断提升、产品结构不断丰富，近年来其在汽车电子、新能源、航天军工等领域应用广泛，主要用于制造节能灯、变频器、逆变器、不间断电源等，这会使铝电解电容器在整个电容器市场占有率有望进一步提升。高频、低阻抗、长寿命、宽温度、超小型等将是铝电解电容器的发展方向。 薄膜电容顺势而起 与铝电解电容器相比，薄膜电容器有可靠性好、性能稳定、容量大等优点，更适用于户外较为恶劣的自然环境。尤其在新能源汽车、风力发电、太阳能发电、高铁和轻轨列车及高压变频器领域，薄膜电容器凭借寿命、温度和电压上的优势成为首选。 据了解，国际风电巨头维斯塔斯等厂商就已经开始启用薄膜电容器，而丰田新能源汽车普瑞斯二代用薄膜电容器替换铝电解电容器。在国内，铝电解电容器巨头江海股份也斥资20000万元，建设10条高压薄膜电容器生产线，形成年产100万只高压大容量薄膜电容器，也是为未来新能源汽车用薄膜电容器做准备。 作为全球前五大薄膜电容器厂商，法拉电子也大力拓展变频家电和新能源市场，该公司生产的交流薄膜电容器可以应用于新能源多个领域：混合动力汽车、风电、太阳能等。但薄膜电容器体积大、价格高的缺点也对市场占有率有很大影响。为了适应新型产业的需求，高频、大容量、大电流、低阻抗、高电压、高dv/dt特性将是薄膜电容器发展方向。 薄膜电容器PK铝电解电容，未来谁执牛耳？ 目前，铝电解电容器在新能源市场上的市场容量仍大于薄膜电容器，但凭借优异的性能，薄膜电容器的渗透率也在不断提升当中。未来，是薄膜电容器谁取代铝电解

超级电容器电极材料研究现状及存在问题

功能材料课程报告 指导老师： 学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程 姓名： 学号： 日期: 2012 年7 月13 日

超级电容器电极材料研究现状及存在问题 摘要:电极材料是决定电容器性能的重要因素，高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点。本文主要讨论了超级电容器阳极材料的研究现状及存在问题，这些材料包括：碳材料、贵金属氧化物、导电聚合物和一些其他材料。复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能，已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势。 关键词:超级电容器；电极材料；研究现状；存在问题

1电极材料的研究现状 1.1正极材料 目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 1.1.1碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存。而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响[1]。 碳电极电容器其电容的大小和电极的极化电位及电极比表面积大小有关，故可以通过极化电位的升高和增大电极比表面积达到提高电容大小的目的。电极/电解质双电层上可贮存的电量其典型值约为15~40μF·cm-2。选用具有高表面积的高分散电极材料可以获得较高的电容。对理想可极化体系而言，可通过无限提高充电电压而大量储存能量。但是，对于实际体系却受电极材料和电解液组成的电极系统的可极化性和溶剂分解的限制，可通过加大电极比表面积来增加电容值。电容C可由下式给出 C=ε·ε0Ad 式中:ε ε为电导体和内部赫姆霍兹面间区域的相对0为自由空间的绝对介电常数， 介电常数，A为电极表面积，d为导体与内赫姆霍兹面之间的距离。 近年来研究主要集中在提高碳材料的比表面积和控制碳材料的孔径及孔径分布，并开发出许多不同类型的碳材料，主要有: 多孔碳材料、活性碳材料、活性碳纤维、碳气溶胶以及最近才开发的碳纳米管等[2]。 多孔碳材料、活性碳材料和活性碳纤维：这个排列基本代表了碳材料为提高有效比表面积的发展方向。之所以发展为活性碳，主要是在于通过活化处理(如水蒸汽)后，可以增加微孔的数量，增大比表面积，提高活性碳的利用率。这些材料随制作电极工艺的不同先后出现过:活性碳粉与电解液混合制成的糊状电

2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析

2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析 一、超级电容的定义 超级电容又名电化学电容器，双电层电容器是通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 二、超级电容有哪些特点 （1）充电速度快，充电几秒-几分钟就可充满； （2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1-50万次，远高于充电电池的充放电使用寿命； （3）功率密度高，可以快速存储释放电荷，可达300W/KG-5000W/KG，相当于电池电量的5-10倍； （4）大电流放电能力强，能量转换效率高，循环过程能量损失小，循环效率≥90%； （5）贮存寿命长，因为充电过程没有化学反应，电极材料相对稳定； （6）低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃，随着温度的降低，锂电池放电性能显著下降；（7）可靠性高。 缺点：成本高，功率密度较高，能量密度低。 法拉（farad），简称“法”，符号是F 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1法拉=1安培·秒/伏特 一个12伏14安时的电瓶放电量=14×3600×1/12=4200法拉（F），图中一个30000F的超级电容的电量相当于7个12伏14安时的电瓶放电量，够大吧。 三、超级电容的种类 按储存电能的机理，超级电容器可分为以下2种：包括双电层电容器和赝电容器。 四、超级电容的用途 超级电容可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广阔的发展前景，特别是在部分应用领域具有非常大的性能优势。 1、电子设备最早应用：例如我们电脑的内存系统、照相机的闪光灯，音响设备后备存储电源。 2、汽车工业中：插电式混合动力汽车中超级电容主要和电池相配合形成智能启停控制系统。（1）超级电容可以迅速高效地吸收电动汽车制动产生的再生动能； （2）加速和爬坡时超级电容为智能启停控制系统电机提供电能，延长了电池的使用寿命。 3、大尺寸超级电容器可用在火车和地铁的刹车制动系统上，可以节省30%的能量。 4、超级电容轻轨列车 超级电容轻轨列车是一种新型电力机车。2012年8月10日，世界第一列超级电容轻轨列车在湖南省株洲市下线。这种新型电力机车最多能运载320人，不再需要沿途架设高压线，停站30秒钟就能快速充满电。列车充电后能高速驶向相距2公里左右的另一个站点，再上下客并充电，如此周而复始。 5、全球首创超级电容储能式现代电车

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展 摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料 的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电 容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工 作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发 展方向和前景。 关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract: Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双 电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电

2019超级电容器行业分析报告及技术研究现状

2012超级电容器行业分析报告及技术研究现状 一、电容器、超级电容器行业分析 超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型三者在容量上大致归类为5F以下、5F~200F、200F以上它们由于其特点的不同运用领域也有所差异。 钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中。而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件。另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。 表1、表2是对三种超级电容器产业规模进行调查而得到的数据整理而成的，分别反映了世界和中国超级电容器产业的情况。从这两个表中我们不难发现三个问题： 1、超级电容器产业的发展非常迅速，无论是钮扣型还是卷绕型或是大型超级电容器，其产业规模都在高速扩展。 2、中国在钮扣型超级电容方面的竞争力不明显，在中国钮扣型市场中，海外产品几乎占据了90%以上的份额，竞争非常激烈。数据表明，近几年国内厂家的市场份额也在逐步扩大。 3、卷绕型和大型方面，中国的技术水平与国际接近，市场份额也比较理想。近几年，中国厂商的销售收人也在呈几何倍数增长。据调查，国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。 二、超级电容器技术研究现状

超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出:超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。 超级电容器因其独特的双层大容量储存结构对原材料及制作工艺提出了极高的要求。电极、电解质和隔膜的组成和质量对超级电容器的性能起着决定性的影响。下面将从原材料，制作工艺等几个方面对超级电容器的技术现状进行分析。 2.1正极材料 目前用作超级电容器电极的材料主要有三类：碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 2.1.1 碳材料 碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及 以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存，而制备的碳材料往往存在微孔(孔 径小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(孔径 大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性 能也有影响。现在已有许多不同类型的碳材料被证明可用于制作超级电容器的极化电极，如活性炭、活性炭纤维、碳气溶胶、碳纳米管以及某些有机物的裂解碳化产物。 2.1.2 金属氧化物材料 金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究是基于法拉第准电容储能原理，即是在氧化物电极表面及体相发生的氧化还原反应而产生的吸附电容。其电容量远大于活性炭材料的双电层电容，但双电层电容器瞬间大电流放电的功率特性比法拉第电容器好。金属氧化物作为超级电容器电极材料有着潜在的研究前景。近年来金属氧化物电极材料的研究工作主要围绕以下两个方面进行:(l)制备高比表面积的RuO2活性物质。(2) RuO2与其它金属氧化物复合。

超级电容器研究进展

超级电容器研究进展 XXX 摘要：超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。 关键词：超级电容器电极材料电解质 Research Progress of Super Capacitor Abstract：Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced. Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes 1 引言 超级电容器是最近几十年来，国内外发展起来的一种新型储能装置，又被称为电化学电容器。超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率，又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。与普通静电电容器相比较，超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护，有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。超级电容器从出现到成熟，经历漫长的发展过程。当今世界，越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头，其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。与这些超级电容强国相比，我国超级电容器研发工作起步晚，发展快，如今已初具规模，并渐趋成熟，但仍存在一定差距。 2 超级电容器工作原理 当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和

超级电容器前景及应用

超级电容器发展现状及发展前景分析 超级电容器研究国世界分布图 超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。实际上，超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷，虽然它的应用形式同电池不同，但在实际应用上却总被电池取代，此外还面临成本高、技术难度大的劣势。然而，超级电容器在技术上一旦取得突破，将可对新能源产业的发展产生极大的推动力。因此，尽管研发过程困难重重，但攻克它的意义却很重大。 超级电容器的尴尬现状 超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。

超级电容器“全家福” 使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度，这是超级电容器的四大显 著特点，这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国 为中、日、韩、法、德、加、美。从制造规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。 然而，超级电容器的研发工作一直笼罩在电池(主要为镍氢电池、锂电池)的阴影之下。镍氢电池和锂电池的开发因为可以获得来自政府和大投资商的巨额资金支持，技术交流获 得极大推动，也更容易聚焦全世界的目光。相比之下，超级电容器却很难得到雄厚的资金 支持，技术的进步和发展也就受到很大程度地制约。另外，超级电容器成本高、能量密度 低的现状也与锂电池形成鲜明对比，这使它在很多领域备受冷落。 先驱EEStor公司勇于挑战却惨遭败北 尽管超级电容器已发展多年，但实际生产厂家的数量却少得可怜。一部分厂商面对超 级电容器技术上发育不完全的现状，不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场能出现一个 涉足此领域并获得成功的例子。另外一部分厂商则坚信，只要超级电容器的生产成本实现 大幅下降，仅以当前它的快速充放电特性，就可实现快速普及。美国超级电容器生产商EEStor就属于后者。 上世纪90年代，美国超级电容器生产商EEStor为改变超级电容器的市场现状，曾用 好几年的时间将大量财力物力投向如何提高超级电容能量密度的研发上，期望能通过自身

超级电容器展现状及前景分析

超级电容器发展现状及前景分析 一、超级电容器的概念 超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器。 超级电容器基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5mm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。 超级电容器实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量0.5-1000F（法），工们电压12-400V，最大放电电流400-2000A。 超级电容器的性能特点： ①．具有法拉级的超大电容量； ②．比脉冲功率比蓄电池高近十倍； ③．充放电循环寿命在十万次以上； ④．能在-40℃-70℃的环境温度中正常使用； ⑤．有超强的荷电保持能力，漏电源非常小； ⑥．充电迅速，使用便捷； ⑦．无污染，真正免维护。 二、超级电容器行业市场分析 超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型，三者在容量上大致归类为小于5F、5F~200F、大于200F，它们由于其特点的不同，运用领域也有所差异。 钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中；而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件；另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。这三种超级电容器在全球和国内的生产规模情况分别见表1和表2 所示。

电容器应用发展趋势

电容器应用发展趋势 电容器是电子电路中的基本元件之一，有重要而广泛的用途。按应用分类，大多数电容器常分为四种类型：交流耦合，包括旁路（通交流隔直流）；去耦（滤除交流信号或滤除叠加在直流信号上的高频信号或滤除电源、基准电源和信号电路中的低频成分）；有源或无源RC滤波或选频网络；模拟积分器或采样保持电路（捕获和存储电荷）。 现在高速高密度已成为电子产品的重要发展趋势之一。与传统的PCB设计相比，高速高密度PCB设计面临不少新挑战，对所使用的电容器提出很多新要求，很多传统的电容器已不能用于高速高密度PCB。本文结合高速高密度PCB的基本特点，分析了电容器在高频应用时 主要寄生参数及其影响，指出了需要纠正或放弃的一些传统认识或做法，总结了适用于高 速高密度PCB的电容器的基本特点，介绍了适用于高速高密度PCB的电容器的若干新进展。 大量的理论研究和实践都表明，高速电路必须按高频电路来设计。对高速高密度PCB中使用的电容器，基本要求是高频性能好和占用空间小。实际电容器都有寄生参数。对高速 高密度PCB中使用的电容器，寄生参数的影响尤为重要，很多考虑都是从减小寄生参数的影响出发的。 然而，研究表明：电容器在高频应用时，自谐振频率不仅与其自身的寄生电感有关， 而且还与PCB上过孔的寄生电感、电容器与其它元件（如芯片）的连接导线（包括印制导线）的寄生电感等都有关系。如果不注意到这一点，查资料或自己估算的自谐振频率可能 与实际情况相去甚远。另外，在高频应用时，集肤效应和分布参数使连接导线的电阻明显 变大，这部分电阻实际上相当于电容器等效串联电阻的一部分，应一并加以考虑。 2 适用于高速高密度PCB 的电容器的基本特点 在高速高密度PCB设计中，虽然不同的具体应用对电容器的具体要求不尽相同，但大 多要求电容器具有以下基本特点。 ? 2.1 片式化 ?片式电容器的寄生电感几乎为零，总的电感可以减小到元件本身的电感，通常只是传统电容器寄生电感的1/3~1/5，自谐振频率可达同样容量的带引线电容器的2倍（也有资 料说可达10倍）。所以，高速高密度PCB中使用的电容器，几乎都选择片式电容器。 ? 2.2 微型化 ?片式电容器的封装尺寸由1206、0805 向0603、0402、0201 等发展、主流已由0603 过渡到0402。Murata Manufacturing 公司已经生产出 01005 的微型电容器［8］。微型化不仅满足了高密度的需要，而且可以减小寄生参数和分布参数的影响。 ? 2.3 高频化 ?许多现代电子产品的速度越来越高，计算机的时钟频率提高到几百兆赫乃至千兆赫，无绳电话的频率从45MHz 提高到2400MHZ，数字无线传输的频率达到2GHZ以上。因而信号及其高次谐波引起的噪声也相应地出现在更高的频率范围，相应地对电容器的高频性能 提出越来越高的要求。Vishay Intertechnology 公司的基于硅片的表面贴装RF 电容器的 自谐振频率已达13GHZ[9]。微型化的片式微波单层瓷介电容器（SLC）的自谐振频率已达 50GHZ[10]。 2 多功能化

超级电容器的主要应用领域

超级电容器的主要应用领域 超级电容器发展展望： 超级电容器也叫做电化学电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，比容量为传统电容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/kg，循环寿命大于100000次，可储蓄的能量比传统电容要高得多，并且充电快速。由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。而且超级电容器对环境无污染，可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量储蓄装置。当高能量电池和燃料电池与超级电容器技术相结合时，可实现高比功率、高比能量特性和长的工作寿命。近年来，由于超级电容器在新能源领域所表现出的朝阳产业趋势，许多发达国家都已经把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目，超级电容器的国内外市场正呈现出前所未有的蓬勃景象。 依照美国国家能源局的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元（见下图1），其中，在电动汽车/新能源汽车领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元,在消费电子领域的市场规模有望在2013年达到30亿美元,在工业(风力发电、轨道交通、重型机械等)领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元。

根据中商情报预测，截至2014年，我国超容产业的增长率都在30%以上。 超级电容器的主要应用领域： 1.超级电容器在太阳能能源系统中的应用 太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电，其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。 自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来，世界上就便开始了太阳能光伏发电的应

国内主要生产超级电容器的厂家

第一节上海奥威科技开发有限公司 一、企业概况 上海奥威科技开发有限公司的主要产品是纽扣型和卷绕型超级电容器。发展策略：1、扩大自动化生产量并新建一个新生产基地用于大型生产。2、与高校合作开发原材料，发展优势产品性能稳定性好特别针对智能和多功能电能仪表。其产品用于各种车辆、内燃机的启动，以及轻型车、电动公交车的牵引和其它领域，是国内公交车用超级电容器领域的佼佼者，所生产的超级电容器公交车已经用于世博会。 二、产品系列 1．无机超级电容UCE系列：UCE15V50000 UCE15V80000A UCA系列：无机超级电容单体2．有机超级电容UCR系列：UCR27V320有机卷绕型UCR27V3500有机卷绕型 第二节北京合众汇能科技 一、企业概况 北京合众汇能科技有限公司是一家从事先进能源技术和产品的研发、生产与销售的高科技企业，主要开发与生产HCC系列有机高电压型双电层超级电容器。产品广泛应用于电动/混合动力汽车、大功率短时功能电源、太阳能储能、风力发电机变浆系统/ 储能缓冲系统、智能电表、电动自行车、电动玩具等领域。二、产品系列HCAP-M 15R 117 HCAP-M 15R 607 HCAP-M 30R 307 HCAP-M 30R 257 HCAP-M 30R 226 HCAP-M 30R 106 HCAP-M 30R 206 HCAP-M 30R 266 HCAP-M 60R 126 HCAP-M 125R 805 HCAP-M 250R 405 HCAP-M 600R 146 第三节北京集星联合电子科技 一、企业概况 北京集星联合电子科技有限公司的主要产品——集星系列超级电容器。提供电压从2.7~400V，容量从20.1~10000F的各种类型超级电容器，还可根据用户需求定做其它各型超级电容器及其大功率系统。发展策略是1、增加纽扣型产品，大型产品也是重点。2、提供产品的耐压性。发展优势：基板、电解液材料等 主要原材料均自主研发和生产，成本低且可控。二、产品系列超级电容 法拉电容超级电容器大容量电容器大功率电容器 第四节哈尔滨巨容新能源 一、企业概况 哈尔滨巨容新能源有限公司自主研究、开发、生产的国家专利产品―超级电容器及配套系列产品。该产品具有充电速度快、使用寿命长、比功率高、耐低温、节能环保等特点。产品广泛应用于港口起重设备电动车的牵引电源，汽车的启动电源，电动工具，安全气囊，电磁开关电源，功率补偿系统， UPS电源，电力峰谷平衡，风力发电机的能量储存装置。二、产品系列VCT超级电容系列 VCS超级电容系列 VCH超级电容系列ECT超级电容系列配套产品系列 第五节锦州凯美能源 一、企业概况 国内专业生产超级电容器的高新技术企业。生产卷绕型2.5V/2.7V系列、组合型5.0V/5.5V 系列、叠片型5.5V系列，以及大容量10V,20V,50V,100V,200V,300V,400V系列法拉电容模组、模块系列产品等。一百多个规格型号超级电容器的能力。发展策略：重点发展卷绕型。发展优势：产能充足。

电容器行业发展现状及前景趋势分析

电容器行业发展现状及前景趋势分析 资料来源：前瞻网：2013-2017年中国电容器行业产销需求与投资预测分析报告，百度报告名称可查看报告详细内容。 电容器，简称电容，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。电容器是电子产品不可或缺的关键基础元件，被广泛应用于消费类电子产品、通信产品、电脑产品、仪器仪表、自动化控制、汽车工业、光电产品、铁路及军工等领域。 电容器行业发展现状： 近年来，随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。中国电容器无论从数量上、质量上，还是服务上，都能够满足电子整机及家用电器发展的需要，并带动了相关材料、设备行业的发展，已经成为全球电容器生产大国。 2011年我国电容器销售总额达67亿美元，在2010年的基础上增长了5%。陶瓷电容器为2011年的主流产品，占电容器总销量的60%，销售额达40亿美元。铝电解电容器占25%，其它钽电容器和薄膜电容器占15%。 2012年，我国电容器进口额为85.25亿美元，同比增长5.8%；进口量为7874.64万千克，同比减少8.9%；进口平均价格为108.25美元/千克，同比增长16.2%。 电容器行业前景趋势分析： 自改革开放以来，日本、韩国及中国台湾地区将电容器制造业转向中国内地，世界电子信息整机制造业在中国内地设厂，跨国公司在中国内地采购，国内市场整机生产所需的电容器有较大增长，中国越来越成为全球电容器消费的重要市场。另外，电容器的应用领域也在不断扩大，电容器行业在未来数年内存在较大的发展空间。 前瞻网：2013-2017年中国电容器行业产销需求与投资预测分析报告，共十二章。首先介绍了电容器的定义、种类、特性等，接着分析了国内电容器行业的现状，并对中国电容器及其配套设备制造行业的财务状况进行了详实的分析，然后具体介绍了电解电容器、片式多层陶瓷电容器、薄膜电容器、超级电容器、电容器技术的发展。最后分析了国内重点电容器制造企业的经营状况。 （复制转载请注明出处，否则后果自负！）

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展 摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发展方向和前景。 关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract:Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离