1~30s

功率密度(Wh/kg) 50~500 >10000 1000~2000

能量密度(W/Kg) 10~200 <0。2 1~10

循环寿命(次) 300~1000 无限 >1000000

循环效率(%) 60~85 1 93~99

温度范围 15~30℃ -35~125℃ -40~100℃

超级电容的优点:

1) 能量密度大。超级电容的能量密度可以达到普通电容的100倍以上,其不仅仅只局限于应用在滤波电路上,而是有更加大的应用范围[5]。

2) 功率密度大。超级电容的工作原理和普通电容是一致的,其工作过程是电荷吸附和脱落的过程。当前碳材料作为电极的做法广泛应用与超级电容当中,由于活性炭的比表面积大,这使得超级电容具有极高的功率密度。当前技术手段可以制成功率密度达普通铅酸蓄电池的10~100倍的超级电容[6]。

3) 充放电速度快。由于超级电容的充放电过程仅仅是物理过程,其可在秒和分级的时间内完成充电和放电的过程。而蓄电池则是基于化学变化的,其完整的充电时间一般是小时级的。故比较之下,超级电容的优点非常明显,又因为其自身功率密度大、内阻小,所以使得超级电容适合短时间大功率输出。

4) 效率高。超级电容等效电路当中串联电阻和并联等效电阻非常小,由此其电阻耗散热极低,所以超级电容的充放电效率一般都可达95%以上。

5) 无污染。其制备过程中采用的均为环保材料,不含铬、铅等重金属材料,电极使用碳材料,电解质使用电解液,整个工作过程中只发生物理变化。所以不会有二次污染,是综合效能和性价比很高的储能器件。

6) 长循环使用寿命。普通蓄电池在工作时不停地会发生化学变化,而超级电容工作时由于只有物理变化,不会有化学物质的消耗与变质,故超级电容的使用寿命可达几十万次以上,甚至可以视作“永久器件”[7]。

7) 宽工作温度范围。由于仅仅发生物理变化,而没有化学变化那样依赖于温度,因此超级电容的工作温度范围十分宽。在-35℃~+105℃范围内,其性能和常温时一致。

8) 高可靠性。超级电容自身的机械性能具有非常高的强度,具有防火防爆的特点,因此在日常使用当中基本不需要进行维护与保养。其可靠性较高,稳定性较佳。

基于以上众多优点,超级电容是目前较先进的一种储能元件。本次设计采用超级电容组作为储能元件,来代替蓄电池,进行在电机产生多余再生电能时的储能工作。

1。2。2  超级电容的应用文献综述

目前,在电梯节能系统当中还有利用超级电容组作为储能元件进行再生电能储存的做法。其中所用到的超级电容一方面已经常应用于备用电源在一些工业过程(如制药、造纸、半导体和纺织工业),这些工业过程往往都对于突然断电和电源的电压大幅度波动非常敏感,并且会造成巨大的生产损失[8];另一方面很多电子设备(如智能电表)在突然停电时,会造成一些生产事故或者丢失重要数据。有效地保护这些敏感的用电器就需要可在断电情况下工作持续时间从几秒到几分钟的UPS装置。同时目前大多数UPS设备都是使用蓄电池作为应急电源。但是由于蓄电池的充电速度远不及超级电容,那么在频繁停电的恶劣环境下,就会因为长期充电不足而使蓄电池硫酸盐化,会造成其老化迅速、寿命严重缩短等问题[9]。

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