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超級電容器的工作原理
一(yī)、法拉第準電容
電阻其理(lǐ)論模型是(shì)由Conway首先提出,是在電極表(biǎo)麵和(hé)近表麵或體相中的(de)二維或準二維空(kōng)間(jiān)上,電活性物質進行欠電位沉積,發生高度可(kě)逆的化學(xué)吸脫(tuō)附和(hé)氧化還原反應,產生與電極充電電位有關的電容。
對於法拉第準電(diàn)容,其儲存電荷的過(guò)程不僅包括雙電層上的存儲,而且(qiě)包括電解液離子與電極活性物質發生的氧(yǎng)化還原反(fǎn)應。當電解(jiě)液(yè)中的離子(zǐ)(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴散到電極/溶液界麵時,會通過界麵上的氧化還原反應而進入到電極(jí)表麵活性氧化物的體相中,從而使得大量的電荷被存儲(chǔ)在電極中。
放電(diàn)時,這些進(jìn)入氧化物中的離子又會通過(guò)以上氧化還原反應的逆反應(yīng)重新返(fǎn)回到電解液中,同時所存儲的(de)電荷通過外(wài)電路而釋放(fàng)出來,這就是法拉第(dì)準電容的充放(fàng)電機理。
二、雙電層電容
是在電極/溶(róng)液界麵通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產生的。對一(yī)個電極/溶液體係,會(huì)在(zài)電子導電的電極和離子導電的電解(jiě)質溶液界麵(miàn)上形成雙電層。當在兩(liǎng)個電極上施加電場後,溶液中(zhōng)的陰、陽離子分別向正、負電極遷移,在電極表麵形成雙電(diàn)層;撤消(xiāo)電場後,電極上的正負電(diàn)荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使(shǐ)雙電層穩定(dìng),在正負極間產生相對穩定的電位差。
這(zhè)時對某一電極而言,會在一定距離內(分散層)產(chǎn)生與電極上的電(diàn)荷等量的異性離子電荷,使其保持電中(zhōng)性;當將(jiāng)兩極與外電路連通時,電(diàn)極上的電荷遷移而在外電路中產生電流,溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性,這便是雙電層(céng)電容的充放電原理。
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