超級電容電池的缺陷和它的長處一樣明顯。因為超級電池過快的放電速度和過低的內(nèi)阻,如果規(guī)劃不好的話,本身就蘊含著“能量忽然大爆發(fā)”所躲藏的風險。超級電容放電能夠十分快,輸出功率可達24KW/Kg,一個50Kg的超級電容電池,輸出功率1200KW,一腳電門踩下去,車能飛起來。
自放電速度比電池快得多,淺顯的說就是“存不住電”。超級電容始終是由電容組成的,電容是是由兩塊電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成,無論如何兩塊電極之間都會有電子的流動,這樣就會造成貯存電量的削減。超級電池充滿電之后過一段時間就可能沒電了。
不耐高溫,超級電池的作業(yè)溫度是-40-70℃,耐高寒,溫度過高會影響作業(yè),甚至損壞電池。
重要的缺陷仍然是本錢。雖然世界各國都在加速超級電容的研發(fā),但要想法拉電容器在民用中遍及,尚需時日。
超級電容器生產(chǎn)廠家的缺陷是能夠戰(zhàn)勝,現(xiàn)在其技能尚不成熟??墒欠ɡ娙莸陌l(fā)展速度十分快,在未來幾年內(nèi)就能運用到民用上,那為什么在汽車上仍難覓其蹤影呢?
這則是不少業(yè)內(nèi)人士所關(guān)懷的問題。歸納起來有:出產(chǎn)的本錢問題;制備工藝工業(yè)化的可行性,特別是氮化工藝的環(huán)境影響問題;能量密度離電動汽車的要求還差得太遠,如何處理的問題。
本錢問題
現(xiàn)廣泛選用化學液相機械剝離法制備二維的氧化態(tài)石墨烯微片本錢高,還存在運用化學資料對環(huán)境影響大、需將石墨烯復原處理工藝長導電性下降、二維微片易粘結(jié)成團等等問題。一種物理液相機械剝離法制備本征復原態(tài)三維石墨烯微片技能,制備本錢低,對環(huán)境友好,為三維石墨烯電極塊用溶膠凝膠法低本錢的制備發(fā)明了條件。
二、氮化處理對環(huán)境的影響問題
若工業(yè)化出產(chǎn)中選用實驗室中常用的濃硝酸處理氮化工藝,確實環(huán)評很困難通過。在某工業(yè)中心工程中,已運用了一種簡略、低本錢地處理氮氧化物污染的技能。
三、能量密度問題
能量密度是超級電容器的“死穴”。為進步超級電容器的能量密度,國內(nèi)外都投入了很多的資金和人力在研討??墒牵瑖鴥?nèi)外研討的路線,基本是研討新式電極資料以 進步電極的比容量,或研討于電極外表產(chǎn)生化學反應的復合型電極,中科院上海硅酸鹽所的超級電容器揭露之前,超級電容器的能量密度問題還沒見突破性發(fā)展。
一般超級電容器的碳電極的比容量小于250法拉/克,現(xiàn)在已知容量的資料為氧化釕,其比容量為900法拉/克。但氧化釕的價格太貴,工業(yè)出產(chǎn)中不可能應用。
眾所周知,進步超級電容器的作業(yè)電壓即可進步電容器的能量密度,因為電容器的儲能量與電容器的作業(yè)電壓的平方成正比。
超級電容器用電解液首要選用水系電解液。水系電解液作業(yè)電壓一般不超過1V,但與有機電解液比較,水系電解液的導電性較好(如H2SO4溶液可達0.8S/cm),價格較低,并且比較環(huán)保。
進步超級電容模組的作業(yè)電壓的研討,國內(nèi)外都集中于研討新式高電壓作業(yè)的電解液。選用有機電解液能進步超級電容器的作業(yè)電壓(2.3-2.7V),可用于3V的離子液體電解液也有報道,可是也因制備本錢高,工業(yè)化出產(chǎn)也難以承受。
還有什么辦法可進步超級電容器的作業(yè)電壓呢?
超級電容器是建立在雙電層理論基礎(chǔ)之上的非法拉第電容器。雙電層理論19 世紀由Helmhotz 等提出。Helmhotz 模型以為電極外表的靜電荷從溶液中吸附離子,它們在電極/ 溶液界面的溶液一側(cè)離電極必定間隔排成一排,構(gòu)成一個電荷數(shù)量與電極外表剩下電荷數(shù)量相等而符號相反的對壘界面層。