www涩-www黄网站-www黄色-www黄色com-国产免费拍拍视频在线观看网站-国产免费怕怕免费视频观看

科普 ▏ 鋰離子電容器與鋰離子電池、超級電容器三者的區(qū)別

2019-01-18 17:15:10 中國粉體網 作者:平安  點擊量: 評論 (0)
鋰離子電容器作為一種新型的儲能器件,具有功率密度高、靜電容量高和循環(huán)壽命比較長的優(yōu)點,有望在新能源汽車、太陽能、風能等領域得到廣泛的應用。

鋰離子電容器作為一種新型的儲能器件,具有功率密度高、靜電容量高和循環(huán)壽命比較長的優(yōu)點,有望在新能源汽車、太陽能、風能等領域得到廣泛的應用。其工作原理與鋰離子電池、超級電容器有所不同。

1、鋰離子電池的工作原理

鋰離子電池是繼鎘鎳、氫鎳電池后發(fā)展最快的二次電池。鋰離子電池的正負極活性物質均為能夠可逆地嵌入-脫出鋰的化合物,其中至少有一種電極材料在組裝前處于嵌鋰狀態(tài),如過渡金屬氧化物LiCoO2、LiNiO2及LiMn2O4等作為正極,選用各種碳材料、金屬氧化物或合金等作為負極材料。

鋰離子電池的工作原理如圖1所示,以石墨為負極、LiCoO2為正極。充電時,鋰離子從正極材料中脫出,在電化學勢梯度的驅使下經過電解液向負極遷移,電荷平衡要求等量的電子在外電路下從正極流向負極,到達負極后得到電子的鋰離子再嵌入到負極材料晶格中;放電時則以相反過程進行,即鋰離子離開負極晶格,嵌入正極重新形成LiCoO2。

074923_261529_newsimg_news.jpg

充放電過程反應式為:

正極反應:LiCoO2 ? Li1-xCoO2+xe+xLi+

負極反應:xLi++xe+nC ? LixCn

電池反應:LiCoO2 +nC ? Li1-xCoO2+LixCn

鋰離子電池的工作原理除了“氧化-還原”以外,還基于電化學嵌入-脫出反應,即鋰離子電池在充放電過程中,鋰以離子形式(Li+)作為能量交換的載體,通過電解液,利用鋰離子的嵌入和脫出,在正負極之間搖擺,達到能量交換的目的。與其他電池相比,鋰離子電池具有能量密度高、平均輸出電壓高、充電效率高、自放電效率低、安全性能好、循環(huán)和使用壽命長等優(yōu)點。

2、超級電容器的工作原理

超級電容器一般主要由電極、電解液、集電體和隔膜等組成,其工作原理如圖2所示。

074912_230902_newsimg_news.jpg

充電時,電子通過外電源從正極傳到負極,使正極和負極分別帶正電和負電,同時電解質溶液本體中的正負離子分離并移動到電極表面與電極表面的電荷層對峙,形成雙電層;放電時,電子通過負載由負極流到正極,正負離子則從電極表面釋放并返回電解質溶液本體,同時雙電層消失。由此可見雙電層電容器利用電極和電解質界面的雙電層來存儲電荷,充放電過程始終是物理過程,不發(fā)生電化學反應,故其具有性能穩(wěn)定、充放電時間短、循環(huán)壽命長、功率密度大、高低溫性能良好等優(yōu)點。

3、鋰離子電容器的工作原理

富士重工的Hiromoto T等提出了鋰離子電容器的工作原理,如圖3所示。

074936_701970_newsimg_news.jpg

正極材料是具有雙電層儲能的活性炭材料,負極材料是具有鋰離子脫嵌功能的插層炭類材料,電解液為鋰鹽電解液。電池在充電時,鋰離子脫離正極材料的表面,經過電解液和隔膜后插入到負極材料的晶格中;放電時,鋰離子從負極材料的晶格中脫出,經過電解液返回到正極材料的表面,與正極的電荷形成雙電層。嵌鋰后的負極電位低,具有使用電壓高、能量密度和功率密度介于鋰離子電池和超級電容器之間的特點。

4、鋰離子電容器相比鋰離子電池和超級電容器所具有的優(yōu)勢

(1)容量、電壓、自放電的比較

鋰離子電容器的能量密度小于鋰離子電池,但輸出密度高;單體體積的能量密度為10~15Wh/L,較雙電層電容器的2~8Wh/L的容量大得多,是后者的二倍。

在電壓方面,鋰離子電容器的最高電壓可達到4V,與鋰離子電池相近,而比雙電層電容器高出許多,同時在自放電方面比二者都小。

(2)安全性

鋰離子電池的正極由于采用鋰氧化物,不但含有大量的鋰可形成鋰枝晶而刺穿隔膜,也含有氧這種重要的起火元素。電池一旦短路就可發(fā)展為整體的熱分解,與電解液反應可引起燃燒。而鋰離子電容器的正極是活性碳,即使內部短路會與負極發(fā)生反應,但不會與電解液反應,理論上,會比鋰電池安全得多。

(3)壽命長

鋰離子電池為了實現長壽命,對其充電和放電深度有一定的范圍限制,這樣就減少了實質上可以利用的容量,雙電層電容器的充放電原理則是單純以吸附或脫卻電解液中的離子而具有長壽命的,僅憑這一點很難延長實際壽命。但鋰離子電容器即使降低正極電位,單元自身的電壓也不會大幅下降,因此可確保容量。

(4)耐高溫

在高溫條件下,電解液、正極容易發(fā)生氧化分解,為此,在高溫條件下可能需要降低正極的電位,但在電位降低的情況下,雙電層電容器整體電壓下降,無法確保容量。而鋰離子電池則無法降壓,容易產生安全問題。唯有鋰離子電容器可以在正極電位遠離氧化分解區(qū)域的位置使用,因而高溫性能出色。

5、鋰離子電容器的應用及產業(yè)化現狀

鋰離子電容器產業(yè)上游主要包括:正負極原材料、電解液、隔膜、穿孔集流體以及單質金屬鋰極等;中游主要包括各種形狀和不同規(guī)格的鋰離子電容器單體,及鋰離子電容器單體系統集成的模塊;下游主要是終端市場的應用需求,目前日本市場初步開啟,隨后將會在國際市場上輻射開,如:風力發(fā)電、LED路燈照明、太陽能發(fā)電以及混合電動汽車等。

074903_833928_newsimg_news.jpg

目前這些產業(yè)主要由國外公司控制,例如日本可樂麗和日本ACT公司分別掌握了活性炭和納米門炭技術;日本嘉娜寶公司、日本吳羽化學、日本ATEC公司等掌握著聚并苯、硬炭等負極材料的技術;美國FERRO、德國HONEYWELL等在電解液方面占據主導地位;隔膜由日本NKK壟斷,多孔集流體由日本3家金屬株式會社壟斷。國內目前僅有少數幾家公司正在開發(fā)鋰離子電容器正極活性炭和負極硬炭材料。

參考文獻:

袁美蓉,王臣,徐永進,等.鋰離子電容器的研究進展[J].材料導報,2013,27(21): 140-149.

大云網官方微信售電那點事兒

責任編輯:電朵云

免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與本站無關。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。
我要收藏
個贊
?
主站蜘蛛池模板: a级毛片在线播放 | 在线观看亚洲精品国产 | 日韩一级视频 | 亚洲国产精品成人综合久久久 | 亚洲国产成人最新精品资源 | 精品国产午夜久久久久九九 | 亚洲精品一区二区三区中文字幕 | 国产一区二区精品久久凹凸 | 国产高清精品自在久久 | 一级国产交换配乱淫 | 国产精品一区二区久久精品 | 日本特一级毛片免费视频 | 国产午夜亚洲精品理论片不卡 | 成人69视频在线观看免费 | 日韩欧美a级高清毛片 | 韩毛片| 一品道一本香蕉视频 | 日本一级特大毛片 | 精品一区二区在线观看 | 久久国产成人午夜aⅴ影院 久久国产成人亚洲精品影院老金 | 欧美人拘一级毛片 | 欧洲亚洲一区 | 亚洲综合一区二区不卡 | 午夜在线观看cao | 国产高清亚洲 | 国产欧美日韩综合精品一区二区 | 国产精品久久久久久久网站 | 亚洲人成网国产最新在线 | 成人国产精品一级毛片了 | 加勒比在线免费视频 | 欧美jlzz18性欧美 | 日韩三级一区 | 久久99久久精品视频 | 免费人成黄页网站在线观看 | 伊人午夜 | 美女视频永久黄网站免费观看韩国 | 久草在线观看福利 | 久草国产在线播放 | 成人精品免费视频 | 在线观看免费国产 | 成人精品第一区二区三区 |