超级电容电池

色环保电源。
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
6
充放电线路简单，无需像充电电池那样的充电电路，安全系数
高，长期使用免维护。
7
超低温特性好。使用环境温度范围宽达－40 ℃～＋70 ℃。
8
检测方便。剩余电量可直接读出。
9
单体容量范围通常在0.1 F～1 000 F。
任务三
任务四 任务五 任务六 任务七
隔膜应满足 具有尽可能高的 离子电导和尽可 能低的电子电导 的条件，一般为 纤维结构的电子 绝缘材料，如聚 丙烯膜。
压有活性物质的 泡沫镍集电极
聚丙烯 电池隔膜
压有活性物质的 泡沫镍集电极
项目四
项目五
聚四氟乙烯载体
项目六
电极材料与 集流体之间 要紧密相连， 以减小接触 电阻；
碳基材料超级电容 主要是利用储存在电极 /电解液界面的双电层 的能量，碳材料的比表 面积是决定电容器容量 的重要因素，因此要求 碳基材料的比表面积要 大。碳基材料的类型如 右:
项目五
项目六
活性炭 活性炭纤维
炭气凝项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一
总结：
任务5 超级电容电池
任务二
任务三
1、超级电容电池的组成结构：
任务四
① 高比表面积的多孔电极材料；
任务五
② 集流体；
任务六
③ 多孔性电池隔膜；
任务七
④ 电解液。
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一
总结：
任务5 超级电容电池
任务二
任务三
2、超级电容电池原理：
任务四
带正电的正电极吸引电解液中的负离子负极吸引
任务五
电解液中的正离子，在电极表面形成紧密的双电层，
任务六
由于正负离子在固体电极与电解液之间的表面上分别
吸附，造成两固体电极之间的电势差，从而实现能量
任务七
的存储。
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一
作业：
任务5 超级电容电池
任务二
任务三
任务四
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
超级电容电池的特点
1
充电速度快。只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95％以上，而
现在使用最广泛的铅酸蓄电池充电通常需要几个小时。
2
循环使用寿命长。深度充放电循环使用次数可达50万次，如果对超级电容
电池每天充放电20次，连续使用可达68年，且没有“记忆效应”。
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一
复习：
任务5 超级电容电池
任务二
任务三
课前复习：
任务四
畅课——课中互动——随堂测试——
任务五
“逐题测试”
任务六
任务七
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
任务引入
任务5 超级电容电池
超级电容电池是一种具有超级储电能力、可提 供强大脉冲功率的物理二次电源，它是介于蓄电池 和传统静电电容器之间的一种新型储能装置。超级 电容电池主要是利用电极/电解质界面电荷分离所 形成的双电层，或借助电极表面快速的氧化还原反 应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存 。下面我们一起进入超级电容电池的学习吧。
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
超级电容的基本原理
双电层电容
一对浸在电解质溶液中的固体电极在外加电场的作用下，在电极表面与电
的基本原理 解质接触的界面电荷会重新分布、排列。
-
-
充电器
带正电的正电 极吸引电解液 中的负离子
双电层电容原理：正负离 子在固体电极与电解液之 间的表面上分别吸附，造 成两固体电极之间的电势 差，从而实现能量的存储。 +
主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能，但在其储能的过程中并 不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容电池可以反复 充放电数十万次。
任务五
任务六
任务七
超级电容电池
项目一
项目二
项目三
超级电容电池的结构
任务一 任务二
超级电容电池的结构：是由高比 表面积的多孔电极材料、集流体 、多孔性电池隔膜及电解液组成。
是增大比表面积，从而达到有足够的微孔来满足电
解液的扩散。为了增大比表面积达到提高容量的目
的，可采取将RuO2。薄膜沉积在有粗糙表面的基 底上或将RuO2涂在有高比表面积的材料上（如乙 炔黑、碳纤维等）等方法。超级电容电极材料潜力：
廉价过渡金属氧化物如右图表
氧化锰 氧化钴 氧化铱 氧化镍 氧化钨
项目一
项目一
项目二
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
引入：
项目三
项目四
任务5 超级电容电池
项目五
项目六
讨论：超级电容电池的 应用领域？
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四
任务实施
超级电容电池简介
超级电容又名电化学电容、双电层电容、黄金电容、法拉电容，是通过极 化电解质来储能的一种电化学元件。
集电极
+ + + + + + +
电极 -
电解液
隔膜
+
+
双电层
集电极
+ + + + + +
负极吸引电 解液中的正 离子，在电 极表面形成 紧密的双电 层，由此产 生的电容称 为双电层电 容。
项目一
项目二
项目三
超级电容的电极材料
项目四
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
碳基材料 电极
超级电容电池的特点？
任务五
任务六
写在作业纸上，然后拍照上传到畅课。
任务七
项目一
项目二
项目三
项目四
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
任务5 超级电容电池
教学反馈
项目五
项目六
金属氧化物 材料电容，极
最初研发的金属氧化物电极超级电 主要采用贵金属氧化物二氧化钌
（RuO2）作为电极材料。用作电极 材料的RuO2通常是由溶胶一凝胶法制得前驱体， 然后经高温（300～800℃）热处理得到。实验发现，
RuO2的准电容来自于RuO2的表面反应且随比表面 积的增大而增大。这表明增加容量的最直接的方式
3
大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小。大电流
能量循环效率≥90%。
4
功率密度高。可达300 W/kg～5 000 W/kg，相当于普通蓄电池的数十倍；
比能量大大提高，铅酸蓄电池一般只能达到0.02 kWh/kg，而超级电容电池目前研发
已可达10 kWh/kg。
5
产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿
项目一
项目二
项目三
项目四
项目五
项目六
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
学习目标
任务5 超级电容电池
完成本学习任务后，你应当达到以下目标： 知识目标 1.了解超级电容电池的结构组成 2.掌握超级电容电池的工作原理 3.掌握超级电容电池的电极材料 能力目标 1.能够描述超级电容电池的特点