电池和电容器存在和共存很长一段时间。典型的电子基础课程可能会教他们在不同的章节或不同的页面,因为它们很不同:电池是用来驱动电路;电容器处理各种工作从RC电路的建立时间帮助找出两极和0进入稳定电源轨的模拟电路。

最后一个是一个标准的PCB设计特性多年。以前很简单:两个不同结构的限制和价值观来过滤不同的电源电压波动频率。所有董事会相同的经验法则。

事情变得更复杂的权力与多个领域,越来越敏感的电路,但基本权力制约的工作,即使它现在使用更多的小帽子,实际上可能是埋在PCB。

数字的人,“过滤”的概念可能发送脊柱发冷;我们更喜欢巴特沃斯比我们的薄煎饼电路。但是,尤其是绕过帽,这并不困难。帽存储电荷,当有人试图通过电容器的电压变化过快(记住,瞬时不允许),它释放的电荷或吸收更多的保持电压稳定(或至少减缓变化)。

在这个角色中,电容器作为能源存储,如电池。不同之处在于它能反应的速度。因为传统静电电容器,他们很快就可以释放电荷。电池依赖化学过程,发展比较缓慢。因此,尽管电池持有更多的电荷,帽更敏感。

更准确地说,电池具有更高的能量密度,能量单位体积或质量,电容器可以更高权力密度、电力能源传输的速度。所有这些是很好,但历来更学术的实用价值。

但这改变了外观的所谓的“超级电容器”或“超级电容。“有点微妙的变化:这些帽子仍然是销售在与主电源串联工作,但是这些怪物的能力增加了一些点与电池不存在竞争。

这真的打我当我和Cymbet交换了一些电子邮件,薄膜固态电池制造商。我很好奇关于supercaps的角色,他们的立场和我预期的通常的信号调节讨论(只在类固醇)。所以我很惊讶当我收到一个白皮书,放置supercaps与薄膜电池竞争。

在仔细阅读,明显的区别:这些supercaps存储大量的能量,他们不仅仅可以用于旁路过滤;在某些情况下,它们可以作为备份时主要的停电。Cymbet位置是他们的芯片级电池工作更好的备份主要原因是自放电特性要好得多。但事实上,这是一个问题给我看一些其他的东西我可能读太匆忙。

例如,麦克斯韦,supercaps制造商有一个supercaps信息图表展示各种不同的用途。在许多情况下,你可以精神放在绕过类别…的。但是,例如,他们用于存储和发送回——从再生制动能量,即使在火车。你可以看看,调节当前产生的制动系统,但是你越想,越伸展。然后,在列表的底部,在明确的黑白:一个明确为停电吹捧备份的例子。

所以supercaps现在正试图接管一些能量储存的职责——不仅仅是平静的力量涟漪。是什么改变了?这些事情为什么这么“超级”(或“超”)?

似乎有两种不同的机制,进入supercap不同于标准的上限。整件事情与电容器的厚度…双方之间的屏障。我故意没说“介质”,尽管这是传统静电帽。甚至电解帽形成一个薄介质阻挡实时根据化学。

但是新野兽操作不同的基于一个或另一个(通常是一个组合)的两种不同的机制,一个静电,另电化学。

静电是相当显著的。它依赖于所谓的双层(或亥姆霍兹双电层)在电极和电解质之间的接口。这里的想法是,在电极的表面,满足电解液,你有粘结材料——这就是它的表面(因为里面,一切都是连着的邻居——没有邻居的边缘)。所以将会有一个有效的电荷(其标志取决于电极材料)吸引邻近离子的电解质。

这给了你一层离子表面,正确面对一层电荷的固体。有效,你有这个接口与所有排队——然而,指控罪名不能创建一个电流,电极的电解液不能简单地流入。就好像有一个障碍,只有没有介质本身。(事实证明,这是一个太简单的模型,和边界结构更复杂一些,但是这使得概念容易理解。)

这一现象的原因是:极其薄电荷层之间的距离——angstrom-level薄。认为它的中心之间的距离的一个离子和表面分子的中心。使用这种机制有很多表面积的多孔材料,你可以想象它可能是相当有效的。

其他机制依赖于还原/氧化(“氧化还原”)的化学反应在接口创建一个双层。根据建设单位,总电容可以由这个或亥姆霍兹层,或者它可能是一个平衡的组合。但整体效果可以给这些设备的电容比电解四个数量级的帽子。不可否认的是超级。

所以你现在有一个设备可以存储和释放大量的能量非常迅速。它比任何其他电容器具有更高的能量密度,但是电池仍然赢了几个数量级,能量密度都非常重要。所以这些帽子不威胁主要电池,尽管他们试图挑战备份空间。

今天在生产所有这些设备是可用的。但是有一些最近的工作表明,这种二元性的伊利诺伊大学——电池能量,限制权力,可能无法生存。的U我团队想出了一个电池技术比其他微电池功率密度高2000倍,让他们在相同的领域supercaps(在不牺牲能量密度)。他们不一定会来到你身边的机车(有名的是最后一句话),但可能会影响小型电子产品。

虽然功率容量是影响电池化学反应的速率,它似乎是由系统中固有的阻力。需要让他们穿过电解质离子特别是,这是缓慢的。电极的电阻也有影响。点,降低电阻可以提高功率密度。

这是我团队的U固体多孔电极放置精美接近对方。他们管理这首先沉淀聚苯乙烯粒子自组装到支架上铬/黄金模式定义电极会去哪里。粒子的大小不同,因为他们尝试不同的选择;一个是330海里,另500海里。镍镀层的聚苯乙烯脚手架。聚苯乙烯被删除,只留下多孔镍。

然后每个电极选择性电镀材料:NiSn阳极,MnO₂在阴极(当时创建LiMnO“lithiated”₂)。这些材料是镀镍支架,导致高度多孔三维电极。这里的关键是:这些电极,提出光刻Cr /非盟模式,是在一个紧密互相交叉形成的模式。这意味着旅行是很短的距离。就像互相交叉梳电容器。和石墨烯超级电容器是印在DVD的作家。(巧合吗? ?)每个“手指”30µm宽,手指10µm之间的空间。

结果是一个高能(微电池),大功率设备,如果商业化,能改变比赛。他们可以在晶片制造的,这意味着它们可以建立有效的成本。

所以现在,supercaps和薄膜电池将继续一决雌雄,特别是在能源收集和其他绿色类型的应用程序,极少量的能源需要管理。在测深双曲线的风险,除此之外,微电池可能即将发生的革命。

更多信息:

Cymbet

麦克斯韦

伊利诺伊大学论文(收费)

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