超级军网锂电技术已过时了，超级电容显世
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/30 02:42:06
中国成功研发高能镍碳超级电容器
http://news.cntv.cn/china/20110901/114748.shtml
这种新型结构的高能镍碳超级电容器是在天津市重大项目科技支撑计划的支持下，由中国工程院周国泰院士领衔的科研团队历时3年刻苦攻关成功开发的。经检测试用显示，超级电容器具有能量密度大、功率密度高、充放电效率高、高低温性能好、循环寿命长、安全环保、性价比高等诸多特点，有效解决了国内电动汽车电源技术瓶颈问题。
高能镍碳超级电容器，成为一种用在电动车上的全新电源，周国泰说：“实现了几个突破。”
周国泰介绍，高能镍碳超级电容器，首先在加大材料的比表面积上实现突破。传统电容，100年前就发明了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器，就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大比表面积，使储电量大幅增加；第二，超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其比功率比传统电容高得多。超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。锂电池与超级电容器作的比较。
第一，锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性，杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件，今天谈起来还让人后怕。超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也没发生爆炸。锂离子电池，一旦发生短路，就会燃烧或者爆炸。
第二，锂离子电池，基本是300A电流充电，时间长，一次充电要6—8小时，使用不方便。超级电容器，可1500A，甚至3000A大电流充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。
第三，锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次，目前很少有能达到的，即使达到了，性价比不实用。超级电容器，可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万—50万次，而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验，公交车装上超级电容器充电后，乘坐满员，上了高速路，时速120公里，一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车，瞬间可大提速，时速可达130公里
中国成功研发高能镍碳超级电容器
http://news.cntv.cn/china/20110901/114748.shtml
这种新型结构的高能镍碳超级电容器是在天津市重大项目科技支撑计划的支持下，由中国工程院周国泰院士领衔的科研团队历时3年刻苦攻关成功开发的。经检测试用显示，超级电容器具有能量密度大、功率密度高、充放电效率高、高低温性能好、循环寿命长、安全环保、性价比高等诸多特点，有效解决了国内电动汽车电源技术瓶颈问题。
高能镍碳超级电容器，成为一种用在电动车上的全新电源，周国泰说：“实现了几个突破。”
周国泰介绍，高能镍碳超级电容器，首先在加大材料的比表面积上实现突破。传统电容，100年前就发明了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器，就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大比表面积，使储电量大幅增加；第二，超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其比功率比传统电容高得多。超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。锂电池与超级电容器作的比较。
第一，锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性，杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件，今天谈起来还让人后怕。超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也没发生爆炸。锂离子电池，一旦发生短路，就会燃烧或者爆炸。
第二，锂离子电池，基本是300A电流充电，时间长，一次充电要6—8小时，使用不方便。超级电容器，可1500A，甚至3000A大电流充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。
第三，锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次，目前很少有能达到的，即使达到了，性价比不实用。超级电容器，可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万—50万次，而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验，公交车装上超级电容器充电后，乘坐满员，上了高速路，时速120公里，一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车，瞬间可大提速，时速可达130公里
能量密度到镍氢，也就是锂电池的一半。
而且还有维持时间问题。
而且还有维持时间问题。
快充快放瞬间放电的能力强也就是说，将来的电磁炮激光炮能不能投入使用就靠这东西了。
happy.heart 发表于 2011-9-2 22:55 ![]()
快充快放瞬间放电的能力强也就是说，将来的电磁炮激光炮能不能投入使用就靠这东西了。
不够
要上飞轮
快充快放瞬间放电的能力强也就是说，将来的电磁炮激光炮能不能投入使用就靠这东西了。
不够
要上飞轮
镍碳材料的比电容达到多少？
我查到的资料只有60-70法拉/克。
而目前最高的碳原子线可以达到三百法拉/克。
我查到的资料只有60-70法拉/克。
而目前最高的碳原子线可以达到三百法拉/克。
等你真正的产业化了再来吹吧
天使的画具 发表于 2011-9-3 00:00 ![]()
等你真正的产业化了再来吹吧
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
等你真正的产业化了再来吹吧
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
此超级电容指标:
工作电压: 384V
单体容量: 650000F
能量密度: 60Wh/kg
据悉，天津市将致力于推动高能镍碳超级电容器产品在津实现规模产业化。通过聚集各方面优势，在津建立高能镍碳超级电容器产业化基地，一期达到年产1000万只30亿安时的产能，二期工程将建成1亿只300亿安时生产能力。
工作电压: 384V
单体容量: 650000F
能量密度: 60Wh/kg
据悉，天津市将致力于推动高能镍碳超级电容器产品在津实现规模产业化。通过聚集各方面优势，在津建立高能镍碳超级电容器产业化基地，一期达到年产1000万只30亿安时的产能，二期工程将建成1亿只300亿安时生产能力。
哈， 刚在空版回了这个主题，又在这儿看到了。。
这个是超级电容+镍氢电池，，不是普通的镍氢电池，，性能应该大不相同。
这个超级电容可不一般，，真正解决了汽车和许多其它设备的电源问题，，筒子们开电动车的时代——终于到来了，，感谢以这位周国泰院士领衔的团队，，莫非国之将兴必多牛人乎？
这个是超级电容+镍氢电池，，不是普通的镍氢电池，，性能应该大不相同。
这个超级电容可不一般，，真正解决了汽车和许多其它设备的电源问题，，筒子们开电动车的时代——终于到来了，，感谢以这位周国泰院士领衔的团队，，莫非国之将兴必多牛人乎？
dark_knight 发表于 2011-9-3 01:06 ![]()
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
好几年算不上，去年SB会才开始大规模使用。而且现在成本很大的问题，这条线路完全是亏本。就好比磁悬浮一样，有了技术，但是产业化很成问题
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
好几年算不上，去年SB会才开始大规模使用。而且现在成本很大的问题，这条线路完全是亏本。就好比磁悬浮一样，有了技术，但是产业化很成问题
dark_knight 发表于 2011-9-3 01:06
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
dark_knight 发表于 2011-9-3 01:06
上海的超级电容公交车都跑了好几年了
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
再看看价格和体积，呵呵，再看吧，达到一定程度就好了
锂电池过时了我也没能用上。
这种产业化对我无意义，对社会意义也不大。
这种产业化对我无意义，对社会意义也不大。
砖家爱吃糖 发表于 2011-9-3 10:11 ![]()
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
家里偷着乐奖有份
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
家里偷着乐奖有份
飞轮也不怎么样 100－200WH/KG的样子。成本过高，可靠性差。飞轮的密度高十倍还差不多。
这种东西瞬间放电很厉害，长时间放电随着电压不断下降越来越不好用，市区公交车站站停还行
砖家爱吃糖 发表于 2011-9-3 10:11 ![]()
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
这些大奖很多人发明后，几十年后才得到。 不过周国泰有国家科技进步一等奖3项，院士+少将。已经是国内屈指可数的国宝了。
今年产业化，要想获得国内最高奖最快也要明年。
诺贝尔物理奖有资格么？
国家科学技术大奖（500W）应该没问题吧
当然，这建立在新闻内容真实的前提下
这些大奖很多人发明后，几十年后才得到。 不过周国泰有国家科技进步一等奖3项，院士+少将。已经是国内屈指可数的国宝了。
今年产业化，要想获得国内最高奖最快也要明年。
如果真的能达到这样的指标，意义重大
这是去年在南方电网开会时得到的一份文档，是一家美国公司的产品文选，原文是英语，翻译的不是很专业，大家凑合着看，这玩意主要是想卖给国内电网，用于风能或太阳能发电的储能站用：
高能量密度超级电容器（UC）
背景
历史上第一个有留下记录的电容器是克拉斯特主教 (Ewald Georg von Kleist) 在1745年所发明；它是一个内外层均镀有金属膜的玻璃瓶。玻璃瓶内有一金属杆，通过一个绝缘盖触及内部涂层。这是第一个由一个绝缘体隔离的分层金属构造的电容器。
电容器通常在电传导表面储存电荷。这些电荷支承表面被一个绝缘电介质隔离; 一个电绝缘体的电阻大于106 ohm-cm，当在金属表面上储存电荷时，两个金属盘之间将建立电场并产生电压。储存在电容器内的净电荷始终为零。
在金属板上可以增加电荷，直至电场变强打破电介质。衡量电介质性能的一个标准是其介电常数；即每单位长度的电容量。介电常数越高，电场建立给定电荷量的速度越慢。衡量电介质性能的另一个标准是其击穿电压，即将导致电介质破裂的电场强度。
虽然电池储存其能量作为化学势，电容器的能量是储存在由金属板电荷创建的电场中。电容器通常可以比电池更快地接受与传送能量，且降低能量损耗。这使得电容器比电池的效率更高，作用更强大。
电容器的控制物理参数可由三个简单的一次方程进行描述：
电荷 =电容量 X 电压和
电容量=（介电常数 x A）
d
带有的储存能量= 1 / 2电容量x电压2
图1 一个简单电容器的电路原理图
从这些方程式可知，为使电容量增至最大限度，金属板面积必须被增加，金属板分离距离被减至最低。此外，金属板之间介电常数的大量增加将使设备的电容量大量增加。最后，电容器电压的增加将对设备内储存能量造成指数效应。
由于没有可用的材料和结构能够承受足够强度的电场，电容器通常无法与电池能量存储的能力相当。但是，电容器，由于缺乏内部电气化学反应，具有循环上千万次的能力。
术语“超级电容器”用于描述开始接近电池能量储存的电容器。但是，材料与结构方面的限制因素使最新式超级电容器的能量储存容量比类似大小锂离子电池少约25倍。拟议的新型超级电容器（UC）将通过使用具有所需的介电常数和击穿电压的纳米技术混合材料克服这些局限性，其储存，充电和放电的性能水平相当于或优于最好的锂离子电池。
双电荷层电容器：
所有现有的超级电容器产品是基于双电荷层电容器（EDLC）的原理。在双电荷层电容器中，一个大表面面积多孔电极通常由碳制成，并被放置在电介质绝缘体的两边。这些电极具有每克1000至2300 m2重量比的表面面积. 液体电解质溶液被注入多孔结构，涂层表面。该溶液包含悬浮在有机溶剂中溶解的电解质盐。
在操作过程中，当电容器上存在电荷，电解质盐将对电荷创建的电场做出反应，并与电极的多孔表面形成同轴度。此同轴创建一个反电场，将最大限度地减少净电容电压，允许增加更多的电荷。由于电荷分离非常小（10埃- 100埃），致使结构所产生的电容量非常高。1500至3500 F电池是司空见惯的。双电荷层电容器（EDLC）的结构如下所示：
图2 双电荷层电容器（EDLC）结构
电解质溶液使电容量非常高，但限制了可以应用到电池的电压。被采用的有机溶剂将在3伏直流电压下分解。出于安全考虑，通常的双电荷层电容器电压被限制在2.7伏直流电压。
目前，有超过350种双电荷层电容器，其中250种已申请专利。且研发重点将是有关碳纳米管和其他大表面面积碳结构的双电荷电容器。
新型超级电容器
新型超级电容器的不同之处在与它使用了我们公司的高电荷密度固体电解质聚合材料。新型超级电容器公司专注于高电荷密度电解质聚合体隔膜。公司既生产阳极自由离子交换形式的隔膜，又生产阴极自由离子交换形式的隔膜。在2008年，这些材料的整体产量超过850,000平方英尺。
我们公司生产的新型超级电容器不是按照传统双电荷层电容器设备而设计的。它会具有类似于较低电压下电气化学电池的作用，但在电压上升几个伏数时，它将转换至静电电容器的性能。
我们生产的超级电容器设备开始可作为一种碘化钠氧化还原电池使用。当电压被施加于电容器设备每端的集电器金属板时，电介质材料“金属板” 上的钠和碘离子群将显露在电极上。当氧化还原电池完全充满电，电介质内的离子群已被大大减少，电容器结构开始作为一个静电电容器。超过标准静电电容器的不同之处在于金属板之间的绝缘层将有数以万计的介电常数，并将在远远超过双电荷层电容器限制的电压下保持稳定性。当极化的介电层与大表面面积复合电极相结合，能量密度超过锂离子电池的水平是可能的。
新型超级电容器材料：
目前在超级电容器中使用四种材料。两种是高电荷密度，高离子导电聚合物电解质类型：一是带有负静电束缚离子的阴离子交换电解质，一是带有正静电束缚离子的阳离子交换电解质。两种是碳复合电极类型：一是由阴离子聚合物电解质与大表面面积石墨粒子构成的阳极，一是由阳离子聚合物电解质与大表面面积石墨粒子构成的阴极。
高电阻电解质是由阴离子与阳离子聚合体电解质轮换层构成的，每一层的厚度约1000毫微米。将有12至24层形成一个12至25微米厚介质结构。电介质层将被导向，因此朝向阳极的层将是阴离子的，朝向阴极的层将是阳离子的。电介质将同时由阴离子和阳离子电解质辊压层压轮换层构成。
电解质的每一层将会具有一个薄层纳米结构，参见下面透射电子显微照片所示。这些纳米结构对于电解液合成工艺起到原料树脂与树脂的作用，是新型超级电容器专有的功能。聚合体结构在膜制造过程自行组装。
这些结构具有很高的离子电导率，并是交联的，具有机械稳定性。这些层的电荷密度高，如以酸等值衡量，超过了商业含氟聚合物电解质2或3倍。
多层交替阴离子和阳离子结构，由非级化的聚合物电解质材料构成，由于离子导电，表现出高介电常数的性能，具有很大的频率依赖性，如下图4所示。
图4 非极化电解质结构的介电常数测试
置聚合物电解质于外部电场下克服了电解液中束缚离子至其抗衡离子的静电力，允许先前的束缚离子流动，并最终在相对电荷电级上自行电镀。因为电解质抗衡离子的一部分是由共价键固定在聚合物结构上，当自由离子远离电介质，电解质层将分化。且自由离子一旦远离，频率依赖将会减少或消除，在10-2赫兹显示的高介电常数将在提高的直流电压保持稳定。增加电解质电荷密度将提高因而发生的两极分化介电常数。
从电介质层移走离子的需要表明电解质的离子形式。从材料中选择的离子形式将在复合电极结构的石墨粉末表面形成镀金层。已具有浸湿石墨表面的电解液区域将允许离子镀在结构上。选择的离子形式是用于阳离子交换电解质与阴离子交换电解质的钠离子。
如下图5所示，超级电容器设备最初是作为钠碘氧化还原电池。随着钠阳离子交换电解质与碘阴离子交换电解质的交替，电介质材料将分层。应用于阳极和阴极的外部电场将引起自由离子通过电解质迁移，并电镀相反电荷电极的表面。电极由商业上通常远远超过每克40 m2表面面积的混合传导石墨粉与相应的聚合物电解质构成。这种结构有效地减少了表面面积，但使离子和电子之间传导结构平衡。预计粒子表面积的10-20％仍然可用于氧化还原电镀和静电充电。在复合电极每平方厘米适度的石墨负载下，预期104的表面面积增加。
图5 新型超级电容器充电时的氧化还原行为
超级电容器设备的初始充电需要通过电解质离子的物理运动，直到它们被镀上电极。预计分化电介质的必要电压将超过500伏，且电介质极化将由于电解质层边界的界面电阻而缓慢。只要外部电压保持在这一水平或更高，钠和碘离子将不会被释放到电解液中。由此产生的结构会起到具有极化电解质层，高介电常数电介质静电电容器的作用，如下图6所示。
图6 新型超级电容器极化介电行为
钠和碘离子在电极上被电镀时，留在原处的聚合物电解质层在正负电荷共价束缚离子基之间交替。从物理学角度，这些薄层将减少电荷之间的分离距离，允许他们从外部施加电荷有效地连接电场。这种高介电常数将提高设备的电容量， 方式上类似于目前双电荷层电容器的液体电解液。然而，聚合物电解质不会被双电荷层电容器中有机溶剂低击穿电压所限制，将允许NanoCap 新型超级电容器在较高电压下运行，并储存更多的能量；能源储存取决于电压平方。
静电模式结构的工作电压范围从48伏至大约电介质击穿电压的一半。极化形式中的电介质将具有超过120伏特/微米的击穿电压，正如我们已经测量具有这种能力的非极化方式样品（帕特 欧文，通用电气公司研究，纽约Niskayuna州）。超级电容器的最高工作电压将超过500伏。
新型超级电容器的材料与结构
新型超级电容器将组装混合电极与电解质成为5层电容器电池，预计为75至100微米厚。电池与其结构的原理图如下图7 所示。
图7 单一新型超级电容器电池的结构
NanoCap超级电容器设备结构：
每个电池将装在一个塑料袋中装箱，标签将贴在新型超级电容器的内部。多个电池将并联通过母线接入标签。
图8 已包装的超级电容器电池，带有塑料隔离与电气连接标签。
这些电容器电池将以棱镜排列方式堆叠，以便允许创建具有卓越的比能，能量密度和功率系数，且保留典型电容器循环周期与来回能源效率特点的新型超级电容器能量储存设备。
图9 新型超级电容器电池组
新型超级电容器概要：
超级电容器表明了新型超级电容器的五个主要挑战：
1．击穿电压 - 电介质材料是由多层极化电介质组成，将在120 伏/微米以上的击穿电压。
2．泄漏电流 –固有的非电传导电解质层多层结构具有高电阻。性能尚未以极化形式测量。
3.总容量 - 高电介质介电常数与适中的金属板表面及高电压结合，产生高能量密度的结构。
4.等效串联电阻 - 虽然复合电极层电阻性更强，铝外涂层为外荷载提供了一种高传导电子路径。串联包装电池将分化电解槽电阻，产生低等效串联电阻电池组。
5.高压操作 – 额外安排的电介质介电常数与高击穿电压允许电池储存相当于和潜在超过锂离子电池储存的能量，同时保持电容器的特性。
预计该新型超级电容器设备将具有如下图绿色区域标出的功能性。可以实现的标出区域的大小具有电介质介电常数与复合电极的性能功能。
图10 各种能源存储技术的电池级别属性
结论：
新型超级电容器公司意欲制造一个新型超级电容器，作为主要能源存储设备的功能，且仍然保留电容器运行特性。
我们相信，这些材料及其相关的制造技术将制作出一个性价比高，世界一流的，具有超过最著名的电化学装置的比能与功率系数指标的新型超级电容器。
用于制造新型电容器的材料已被用于各种领域的生产。我们感谢通用电气公司在我们发展这个激动人心的新技术中在材料特性检测方面给与我们的帮助。
高能量密度超级电容器（UC）
背景
历史上第一个有留下记录的电容器是克拉斯特主教 (Ewald Georg von Kleist) 在1745年所发明；它是一个内外层均镀有金属膜的玻璃瓶。玻璃瓶内有一金属杆，通过一个绝缘盖触及内部涂层。这是第一个由一个绝缘体隔离的分层金属构造的电容器。
电容器通常在电传导表面储存电荷。这些电荷支承表面被一个绝缘电介质隔离; 一个电绝缘体的电阻大于106 ohm-cm，当在金属表面上储存电荷时，两个金属盘之间将建立电场并产生电压。储存在电容器内的净电荷始终为零。
在金属板上可以增加电荷，直至电场变强打破电介质。衡量电介质性能的一个标准是其介电常数；即每单位长度的电容量。介电常数越高，电场建立给定电荷量的速度越慢。衡量电介质性能的另一个标准是其击穿电压，即将导致电介质破裂的电场强度。
虽然电池储存其能量作为化学势，电容器的能量是储存在由金属板电荷创建的电场中。电容器通常可以比电池更快地接受与传送能量，且降低能量损耗。这使得电容器比电池的效率更高，作用更强大。
电容器的控制物理参数可由三个简单的一次方程进行描述：
电荷 =电容量 X 电压和
电容量=（介电常数 x A）
d
带有的储存能量= 1 / 2电容量x电压2
图1 一个简单电容器的电路原理图
从这些方程式可知，为使电容量增至最大限度，金属板面积必须被增加，金属板分离距离被减至最低。此外，金属板之间介电常数的大量增加将使设备的电容量大量增加。最后，电容器电压的增加将对设备内储存能量造成指数效应。
由于没有可用的材料和结构能够承受足够强度的电场，电容器通常无法与电池能量存储的能力相当。但是，电容器，由于缺乏内部电气化学反应，具有循环上千万次的能力。
术语“超级电容器”用于描述开始接近电池能量储存的电容器。但是，材料与结构方面的限制因素使最新式超级电容器的能量储存容量比类似大小锂离子电池少约25倍。拟议的新型超级电容器（UC）将通过使用具有所需的介电常数和击穿电压的纳米技术混合材料克服这些局限性，其储存，充电和放电的性能水平相当于或优于最好的锂离子电池。
双电荷层电容器：
所有现有的超级电容器产品是基于双电荷层电容器（EDLC）的原理。在双电荷层电容器中，一个大表面面积多孔电极通常由碳制成，并被放置在电介质绝缘体的两边。这些电极具有每克1000至2300 m2重量比的表面面积. 液体电解质溶液被注入多孔结构，涂层表面。该溶液包含悬浮在有机溶剂中溶解的电解质盐。
在操作过程中，当电容器上存在电荷，电解质盐将对电荷创建的电场做出反应，并与电极的多孔表面形成同轴度。此同轴创建一个反电场，将最大限度地减少净电容电压，允许增加更多的电荷。由于电荷分离非常小（10埃- 100埃），致使结构所产生的电容量非常高。1500至3500 F电池是司空见惯的。双电荷层电容器（EDLC）的结构如下所示：
图2 双电荷层电容器（EDLC）结构
电解质溶液使电容量非常高，但限制了可以应用到电池的电压。被采用的有机溶剂将在3伏直流电压下分解。出于安全考虑，通常的双电荷层电容器电压被限制在2.7伏直流电压。
目前，有超过350种双电荷层电容器，其中250种已申请专利。且研发重点将是有关碳纳米管和其他大表面面积碳结构的双电荷电容器。
新型超级电容器
新型超级电容器的不同之处在与它使用了我们公司的高电荷密度固体电解质聚合材料。新型超级电容器公司专注于高电荷密度电解质聚合体隔膜。公司既生产阳极自由离子交换形式的隔膜，又生产阴极自由离子交换形式的隔膜。在2008年，这些材料的整体产量超过850,000平方英尺。
我们公司生产的新型超级电容器不是按照传统双电荷层电容器设备而设计的。它会具有类似于较低电压下电气化学电池的作用，但在电压上升几个伏数时，它将转换至静电电容器的性能。
我们生产的超级电容器设备开始可作为一种碘化钠氧化还原电池使用。当电压被施加于电容器设备每端的集电器金属板时，电介质材料“金属板” 上的钠和碘离子群将显露在电极上。当氧化还原电池完全充满电，电介质内的离子群已被大大减少，电容器结构开始作为一个静电电容器。超过标准静电电容器的不同之处在于金属板之间的绝缘层将有数以万计的介电常数，并将在远远超过双电荷层电容器限制的电压下保持稳定性。当极化的介电层与大表面面积复合电极相结合，能量密度超过锂离子电池的水平是可能的。
新型超级电容器材料：
目前在超级电容器中使用四种材料。两种是高电荷密度，高离子导电聚合物电解质类型：一是带有负静电束缚离子的阴离子交换电解质，一是带有正静电束缚离子的阳离子交换电解质。两种是碳复合电极类型：一是由阴离子聚合物电解质与大表面面积石墨粒子构成的阳极，一是由阳离子聚合物电解质与大表面面积石墨粒子构成的阴极。
高电阻电解质是由阴离子与阳离子聚合体电解质轮换层构成的，每一层的厚度约1000毫微米。将有12至24层形成一个12至25微米厚介质结构。电介质层将被导向，因此朝向阳极的层将是阴离子的，朝向阴极的层将是阳离子的。电介质将同时由阴离子和阳离子电解质辊压层压轮换层构成。
电解质的每一层将会具有一个薄层纳米结构，参见下面透射电子显微照片所示。这些纳米结构对于电解液合成工艺起到原料树脂与树脂的作用，是新型超级电容器专有的功能。聚合体结构在膜制造过程自行组装。
这些结构具有很高的离子电导率，并是交联的，具有机械稳定性。这些层的电荷密度高，如以酸等值衡量，超过了商业含氟聚合物电解质2或3倍。
多层交替阴离子和阳离子结构，由非级化的聚合物电解质材料构成，由于离子导电，表现出高介电常数的性能，具有很大的频率依赖性，如下图4所示。
图4 非极化电解质结构的介电常数测试
置聚合物电解质于外部电场下克服了电解液中束缚离子至其抗衡离子的静电力，允许先前的束缚离子流动，并最终在相对电荷电级上自行电镀。因为电解质抗衡离子的一部分是由共价键固定在聚合物结构上，当自由离子远离电介质，电解质层将分化。且自由离子一旦远离，频率依赖将会减少或消除，在10-2赫兹显示的高介电常数将在提高的直流电压保持稳定。增加电解质电荷密度将提高因而发生的两极分化介电常数。
从电介质层移走离子的需要表明电解质的离子形式。从材料中选择的离子形式将在复合电极结构的石墨粉末表面形成镀金层。已具有浸湿石墨表面的电解液区域将允许离子镀在结构上。选择的离子形式是用于阳离子交换电解质与阴离子交换电解质的钠离子。
如下图5所示，超级电容器设备最初是作为钠碘氧化还原电池。随着钠阳离子交换电解质与碘阴离子交换电解质的交替，电介质材料将分层。应用于阳极和阴极的外部电场将引起自由离子通过电解质迁移，并电镀相反电荷电极的表面。电极由商业上通常远远超过每克40 m2表面面积的混合传导石墨粉与相应的聚合物电解质构成。这种结构有效地减少了表面面积，但使离子和电子之间传导结构平衡。预计粒子表面积的10-20％仍然可用于氧化还原电镀和静电充电。在复合电极每平方厘米适度的石墨负载下，预期104的表面面积增加。
图5 新型超级电容器充电时的氧化还原行为
超级电容器设备的初始充电需要通过电解质离子的物理运动，直到它们被镀上电极。预计分化电介质的必要电压将超过500伏，且电介质极化将由于电解质层边界的界面电阻而缓慢。只要外部电压保持在这一水平或更高，钠和碘离子将不会被释放到电解液中。由此产生的结构会起到具有极化电解质层，高介电常数电介质静电电容器的作用，如下图6所示。
图6 新型超级电容器极化介电行为
钠和碘离子在电极上被电镀时，留在原处的聚合物电解质层在正负电荷共价束缚离子基之间交替。从物理学角度，这些薄层将减少电荷之间的分离距离，允许他们从外部施加电荷有效地连接电场。这种高介电常数将提高设备的电容量， 方式上类似于目前双电荷层电容器的液体电解液。然而，聚合物电解质不会被双电荷层电容器中有机溶剂低击穿电压所限制，将允许NanoCap 新型超级电容器在较高电压下运行，并储存更多的能量；能源储存取决于电压平方。
静电模式结构的工作电压范围从48伏至大约电介质击穿电压的一半。极化形式中的电介质将具有超过120伏特/微米的击穿电压，正如我们已经测量具有这种能力的非极化方式样品（帕特 欧文，通用电气公司研究，纽约Niskayuna州）。超级电容器的最高工作电压将超过500伏。
新型超级电容器的材料与结构
新型超级电容器将组装混合电极与电解质成为5层电容器电池，预计为75至100微米厚。电池与其结构的原理图如下图7 所示。
图7 单一新型超级电容器电池的结构
NanoCap超级电容器设备结构：
每个电池将装在一个塑料袋中装箱，标签将贴在新型超级电容器的内部。多个电池将并联通过母线接入标签。
图8 已包装的超级电容器电池，带有塑料隔离与电气连接标签。
这些电容器电池将以棱镜排列方式堆叠，以便允许创建具有卓越的比能，能量密度和功率系数，且保留典型电容器循环周期与来回能源效率特点的新型超级电容器能量储存设备。
图9 新型超级电容器电池组
新型超级电容器概要：
超级电容器表明了新型超级电容器的五个主要挑战：
1．击穿电压 - 电介质材料是由多层极化电介质组成，将在120 伏/微米以上的击穿电压。
2．泄漏电流 –固有的非电传导电解质层多层结构具有高电阻。性能尚未以极化形式测量。
3.总容量 - 高电介质介电常数与适中的金属板表面及高电压结合，产生高能量密度的结构。
4.等效串联电阻 - 虽然复合电极层电阻性更强，铝外涂层为外荷载提供了一种高传导电子路径。串联包装电池将分化电解槽电阻，产生低等效串联电阻电池组。
5.高压操作 – 额外安排的电介质介电常数与高击穿电压允许电池储存相当于和潜在超过锂离子电池储存的能量，同时保持电容器的特性。
预计该新型超级电容器设备将具有如下图绿色区域标出的功能性。可以实现的标出区域的大小具有电介质介电常数与复合电极的性能功能。
图10 各种能源存储技术的电池级别属性
结论：
新型超级电容器公司意欲制造一个新型超级电容器，作为主要能源存储设备的功能，且仍然保留电容器运行特性。
我们相信，这些材料及其相关的制造技术将制作出一个性价比高，世界一流的，具有超过最著名的电化学装置的比能与功率系数指标的新型超级电容器。
用于制造新型电容器的材料已被用于各种领域的生产。我们感谢通用电气公司在我们发展这个激动人心的新技术中在材料特性检测方面给与我们的帮助。
zlaser 发表于 2011-9-3 01:13 ![]()
此超级电容指标:
工作电压: 384V
单体容量: 650000F
这个指标给力
此超级电容指标:
工作电压: 384V
单体容量: 650000F
这个指标给力
我到想出一个,能做成手机电池么？
做的成就厉害了，要知道对于电话多的人来说，智能手机可是一天几充的东西啊。
做的成就厉害了，要知道对于电话多的人来说，智能手机可是一天几充的东西啊。
重量体积和镍氢电池一样 只是充电时间是电容器一样 的 瞬间。![]()