超级电容器是一种新型的储能装置,深受世人的关注和青睐。
浙江九康电气有限公司于2013年启动了超级电容器的研发工作,迄今已有6年多时间,今天向社会公开我们的研发成果。
一、超级电容器与传统电容器的关系
超级电容器和传统电容器都是电容家族的成员。遵循着共同的原始理论和相同的工作原理,都有储存电荷的共同特性;在新形势下,人们赋予了超级电容器新的功能和价值,两个最根本的区别是原材料和电容量的区别。传统电容器所采用的材料为有机高分子薄膜(为聚丙烯薄膜、聚酯薄膜和液体介质,还有石蜡、地蜡等),这些材料的共同特点是中性介质和部分极性介质电性能优良(如耐电值高、介质损耗小),但是电容率却很小,一般在1.8~2.6的中性介质和3.0~6.3的极性介质,用当下的传统电容器的材料是生产不了超级电容器的。为此,我们研发了一种强极性无机材料(BaTiO3陶瓷材料)和有机高分子材料,复合构成了双电层介质材料,能够适用满足超级电容器的生产。
BaTiO3复合介质材料的性能参数
性能 |
复合材料 |
聚丙烯薄膜 |
备注 |
ε介电常数 |
200~1000 |
1.8~2.1 |
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介质损耗 |
0.002 |
0.0005 |
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E耐电强度V/μm |
20 |
200 |
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ρv |
1014~16 |
1015~17 |
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工作温度℃ |
-60~150(B级) |
-50~105(A级) |
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热稳定性℃ |
120 |
70 |
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这些参数是经过我们长期无数次的实验测试结果。
二、超级电容器和蓄电池的区别
超级电容器和蓄电池产品有着本质的区别,是两类完全不同的产品。超级电容器遵循着原始的理论依据,是电介质在电场的作用下极化产生电容率,建立了新的电场,实现了电容器的储能,是一种物理特性。而蓄电池是在电场的作用下,电解质分解出正负电荷进行电荷的定向移动形成电流,实现储能,是在电场作用下电和化学的电解中和反应。
超级电容器性能特性
项目 |
超级电容器 |
备注 |
工作原理 |
电介质极化原理 |
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充电速度 |
不分正负极快速充电,极化过程10-2/S |
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使用寿命 |
无限次充放电,寿命长 |
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工作温度℃ |
-60~130℃ |
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安全稳定性 |
不燃烧、不分解 |
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环保特性 |
无污染 |
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化学特性 |
不氧化,耐老化 |
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产品结构 |
导电极和电介质两种材料,结构简单 |
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产品成本 |
成本低 |
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应用领域 |
多个领域范围广 |
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三、工艺的可行性
六年多的创新研发过程,实现了新材料到新能源领域的创新,完成了从原材料(陶瓷粉料)复合材料(无机介质和有机介质的复合)到超级电容器元件系统工程的研究。在原始理论的指导下,着重于理论的验证和实践工艺的积累,形成了一整套系统的理论、生产设备、工艺装备,生产全要素的可行性和可复制性的生产模式。为我们今后的工业化生产奠定了基础,为我们民族企业在新材料新能源领域走出了一条自主研发的新路子。
四、新材料的应用前景
我们将BaTiO3粉料和有机高分子结合应用在超级电容器方面,包括新能源电动汽车、手机电容器、电脑电容器等多种储能设备。随着我们研发的不断深入,将BaTiO3低频、低压材料,拓宽到高频、高压、高温领域,为新材料新能源开辟了更广阔的前景。
五、目前的进度状况
经过六年多的艰辛研发,完成了从原材料、复合材料到超级电容器的元件试制过程,使我们对超级电容器的产品系统要素有了深刻全面掌握。今天向社会公开,是我们从试制到批量生产转向的时候,汇集社会资源和力量,使我们的新材料新能源产品早日面世,与社会共享。发挥新材料、新能源的技术效益、创新效益和社会效益。
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