談談法拉電容(超級電容)比能量

admin @ 2014-03-19 , reply:0

談談法拉電容(超級電容)比能量
 談談法拉電容比能量

什麼叫法拉電容(超級電容)

法拉電容也是超級電容.

法拉電容的容量比通常的電容器大得多。由於其容量很大,對外表現和電池相同,因此也有稱作“電容電池”。

法拉電容屬於雙電層電容器,它是世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。

超級電容的特點:

(1)充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;

(2)循環使用壽命長,深度充放電循環使用次數可達1~50萬次,沒有“記憶效應”;

(3)大電流放電能力超強,能量轉換效率高,過程損失小,大電流能量循環效率≥90%;

(4)功率密度高,可達300W/KG~5000W/KG,相當於電池的5~10倍;

(5)產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環保電源;

(6)充放電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,安全係數高,長期使用免維護;

(7)超低溫特性好,溫度範圍寬-40℃~+70℃;

(8)檢測方便,剩餘電量可直接讀出;

(9)容量範圍通常0.1F--1000F 。


談談法拉電容比能量

   法拉電容的比能量究竟有多大?是否可以真的代替電池呢?目前,還沒有看到過關於法拉電容的能量密度極限方面的報道,也許是本人孤陋寡聞吧。為了弄明白這件事,作了一個計算,試圖了解法拉電容的能量極限。目前介電常數最高的材料是一種陶瓷材料,相對介電常數30000,絕緣強度40KV/mm。



由於是尋找極限,因此先假設我們的工藝進步了,能進行納米加工,把介質和金屬鋁箔做到一個分子的厚度(約1nm), 二者的密度相近,一公斤鋁箔可做可延展至300000平方米面積,敷起來作為電極,這樣的材料N層複合起來,有2N-1個相對面,簡便起見,我們按2倍計算,可知每層複合材料的靜電容為160000000法拉,但極限電壓只有40mV,為安全起見,額定工作電壓可取30mV,儲能多少呢?



0.5*160000000*0.03*0.03=72000(焦爾),合10WH/Kg.



10WH/公斤!這就是“納米工藝”下的法拉電容的比能量極限!!!

  





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