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classification et principe de stockage d'énergie des supercondensateurs

2019-10-18

la structure de supercondensateur (Également appelé super-condensateur, ultracondensateur, condensateur d'or et condensateur électrique double couche-edlc est similaire à celle d'une batterie lithium-ion, qui est assemblée dans l'ordre du pôle positif / diaphragme / négatif. les électrodes positives et négatives sont toutes formées en appliquant le matériau actif sur le fluide collecteur, en le séchant et en le compactant. la membrane d'isolation est placée entre les électrodes positives et négatives pour éviter le court-circuit des électrodes positives et négatives. l'électrolyte est utilisé comme support du transport des ions. avec le développement de la recherche interdisciplinaire et des scénarios d'application étendus, il existe de plus en plus de types de supercondensateurs.


selon le principe du stockage d'énergie, il existe des condensateurs à double couche, des pseudo-condensateurs de Faraday et des condensateurs hybrides; selon les matériaux d'électrode, il existe des condensateurs à base de carbone, des condensateurs à oxyde métallique et des condensateurs polymères conducteurs; selon que les matériaux d'électrode sont les mêmes matériaux d'électrode, il existe des condensateurs symétriques et des condensateurs hybrides; selon les types d'électrolyte, il existe un électrolyte d'eau. condensateurs et condensateurs sans électrolyte d'eau, dans lesquels les condensateurs d'électrolyte d'eau sont divisés en condensateurs d'acide, neutres et alcalins. Contrairement aux batteries lithium-ion, qui peuvent stocker et libérer de l'énergie par réaction redox, le mécanisme de stockage de l'énergie des supercondensateurs est basé sur la théorie des doubles couches.


Comme le montre la figure 1, le champ électrique externe amène les ions positifs et négatifs de l'électrolyte à être disposés de manière directionnelle sur l'interface solide-liquide du pôle négatif / positif du condensateur. lors du chargement, l'excès de charge s'accumule à la surface des plaques des pôles positif et négatif du condensateur et la charge opposée dans l'électrolyte est disposée de manière directionnelle sur l'interface solide-liquide des pôles positif et négatif, formant ainsi une double couche électrique; lors de la décharge, les plaques des pôles positifs et négatifs transfèrent la charge à travers le circuit externe conducteur et la charge en excès se produira. lorsque la quantité de charge diminue, la charge opposée de l'interface solide-liquide correspondante retourne à l'électrolyte, réalisant ainsi le stockage et la libération d'énergie. le mécanisme de stockage d'énergie du pseudocondensateur de Faraday comprend non seulement le mode de stockage d'énergie du condensateur à double couche électrique, mais également le mode de stockage d'énergie du redox, c'est-à-dire que l'ion est adsorbé à la surface du matériau actif sur les plaques positive et négative intégré dans le matériau actif, et une réaction redox se produit avec le matériau environnant pour réaliser le stockage de l'énergie. ce mode n'a pas de changement de phase matériel, ce qui est différent de l'ion lithium dans les électrodes positives et négatives des batteries lithium-ion. intégration et déblocage entre.

figure. 1 & emsp; diagrammes schématiques de différents types de supercondensateurs:

a) supercondensateurs à double couche,

b) supercondensateurs pseudopotentiels faraday,

c) supercondensateurs hybrides


Sur la base des principes ci-dessus, comparée à la batterie rechargeable traditionnelle, la demande de super-condensateur pour matériaux d'électrodes a ses propres caractéristiques uniques, notamment une énergie spécifique élevée, une puissance spécifique élevée et une longue durée de vie. en ce qui concerne les propriétés des matériaux, ils doivent avoir une surface spécifique élevée, de bonnes propriétés de conductivité et d'adsorption. les matériaux d'électrode à base de carbone présentent les avantages ci-dessus, et les matières premières sont riches et économiques, le processus de préparation est simple, l'état des pores est facile à ajuster, les propriétés chimiques sont stables, la conductivité thermique est bonne, la surface spécifique est élevée , la performance du cycle est excellente, et il peut être utilisé comme composite du substrat, de l’oxyde métallique et du polymère conducteur, et il s’agit du matériau d’électrode pour super-condensateur le plus utilisé et le plus abouti du commerce.

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