BD試劑現(xiàn)貨供應鞘液342003

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 濟南友田機械設備有限公司，主營各種進口工業(yè)機械設備及其配件，儀器儀表，實驗室器材，化學試劑。公司專注于進口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機。公司現(xiàn)在美國，德國，意大利分別設有辦事處和庫房，采用就近采購原則，節(jié)省了采購成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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分類及工作原理

編輯

其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結構獲得超大的容量。

突出優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量大的一種。

根據(jù)儲能機理的不同可以分為以下兩類：

1、雙電層電容：是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產(chǎn)生的。對一個電極/溶液體系，會在電子導電的電極和離子導電的電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層。當在兩個電極上施加電場后，溶液中的陰、陽離子分別向正、負電極遷移，在電極表面形成雙電層；撤消電場后，電極上的正負電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定，在正負極間產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電位差。這時對某一電極而言，會在一定距離內(nèi)(分散層)產(chǎn)生與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持電中性；當將兩極與外電路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產(chǎn)生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。

2、法拉第準電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表面和近表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質(zhì)進行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學吸脫附和氧化還原反應，產(chǎn)生與電極充電電位有關的電容。對于法拉第準電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲，而且包括電解液離子與電極活性物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應。當電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場的作用下由溶液中擴散到電極/溶液界面時，會通過界面上的氧化還原反應而進入到電極表面活性氧化物的體相中，從而使得大量的電荷被存儲在電極中。放電時，這些進入氧化物中的離子又會通過以上氧化還原反應的逆反應重新返回到電解液中，同時所存儲的電荷通過外電路而釋放出來，這就是法拉第準電容的充放電機理。 [1] 

突出特點

編輯

（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上；

（2）循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1~50萬次，沒有“記憶效應”；

（3）大電流放電能力*，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；

（4）功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當于電池的5~10倍；

（5）產(chǎn)品原材料構成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；

（6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，*使用免維護；

（7）超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；

（8）檢測方便，剩余電量可直接讀出；

（9）容量范圍通常0.1F--1000F 。

優(yōu)點

1. 很小的體積下達到法拉級的電容量；

2. 無須特別的充電電路和控制放電電路；

3. 和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響；

4. 從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源；

5. 超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；

缺點

1. 如果使用不當會造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；

2. 和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路；

單位介紹

編輯

法拉（farad），簡稱“法”，符號是F；

1法拉是電容存儲1庫侖電量時，兩極板間電勢差是1伏特1F=1C/1V；

1庫侖是1A電流在1s內(nèi)輸運的電量，即1C=1A·S；

1庫侖=1安培·秒；

1法拉=1安培·秒/伏特；

電瓶（蓄電池）12伏14安時的放電量=14*3600*1/12=4200 法拉(F)，（注：12伏14安時電瓶是由2v14安時6塊串聯(lián)來的，如果改成6快并聯(lián)，就等于2v84安時，轉(zhuǎn)換為1v就是168安時）。地球的電容值僅有1-2F左右。

超級所在

編輯

超級電容器之所以稱之為“超級”的原因：

1、超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。

2、超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。

3、傳統(tǒng)電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷制得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。傳統(tǒng)電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。

4、超級電容器的面積是基于多孔炭材料，該材料的多孔結構允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現(xiàn)更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質(zhì)離子尺寸決定的。該距離（<10 &Aring;）和傳統(tǒng)電容器薄膜材料所能實現(xiàn)的距離更小。

5、龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統(tǒng)電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其“超級”所在。

放電控制

編輯

控制超級電容器的放電：

超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數(shù)τ在1~2s，*給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5~10s（由于電極的特殊結構它們實際上得花上數(shù)個小時才能將殘留的電荷*放干凈）。

放電的控制時間：

超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。實際上決定于電容器單體大小，對于匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。另一放電率的限制條件是熱，反復地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，終導致斷路。

使用注意

編輯

1、超級電容器具有固定的極性。使用前應確認極性。

2、應在標稱電壓下使用。 當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發(fā)熱，容量下降，而且內(nèi)阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。

3、不可應用于高頻率充放電的電路中。高頻率的快速充放電會導致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。

4、外部環(huán)境溫度對使用壽命有著重要影響。電容器應盡量遠離熱源。

5、被用做后備電源時的電壓降。由于超級電容器具有內(nèi)阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降ΔV=IR。

6、不可處于相對濕度大于85%或含有有體的場所。這些環(huán)境下會導致引線及電容器殼體腐蝕，導致斷路。

7、不能置于高溫、高濕的環(huán)境中。應在溫度-30+50℃、相對濕度小于60%的環(huán)境下儲存，避免溫度驟升驟降，否則會導致?lián)p壞。

8、用于雙面電路板上時連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方。由于超級電容器的安裝方式，會導致短路現(xiàn)象。

9、當把電容器焊接在線路板上，不可將電容器殼體接觸到線路板上。否則焊接物會滲入至電容器穿線孔內(nèi)，對電容器性能產(chǎn)生影響。

10、安裝超級電容器后，不可強行傾斜或扭動電容器。否則會導致電容器引線松動，導致性能劣化。

11、在焊接過程中避免使電容器過熱。若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260℃，時間不超過5s。

12、在電容器經(jīng)過焊接后，線路板及電容器需要經(jīng)過清洗。因為某些雜質(zhì)可能會導致電容器短路。

13、將電容器串聯(lián)使用。由于工藝原因，單極超級電容器的額定工作電壓一般在2.8V左右，所以大多情況下必須串聯(lián)使用，由于串聯(lián)回路每個單體容量很難保證*相同，也很難保證每個單體漏電也相同，這樣就會導致串聯(lián)回路的每個單體充電電壓不同，可能會導致電容器過壓損壞，因此，超級電容器串聯(lián)必須附加均壓電路。當超級電容器進行串聯(lián)使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯(lián)會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進行串聯(lián)使用時，需得到廠家的技術支持。 [2] 

選擇標準

編輯

對于超級電容的選擇，功率要求、放電時間及系統(tǒng)電壓變化起決定作用。超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成，一部分是超級電容器釋放能量；另一部分是由于超級電容器內(nèi)阻引起。兩部分誰占主要取決于時間，在非常快的脈沖中，內(nèi)阻部分占主要的，相反在長時間放電中，容性部分占主要。

參數(shù)選擇

以下基本參數(shù)決定選擇的電容器的大小：

超級電容器模塊

1、 工作電壓；

2、 工作截止電壓；

3、 平均放電電流；

4、 放電時間多長。

超級電容器和電池的選擇方法

超級電容與電池比較有如下特性：

a.超低串聯(lián)等效電阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。

b. 超長壽命，充放電大于50萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達68年。

c. 可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應。

d. 免維護，可密封。

e.溫度范圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。

f.超級電容可以串并聯(lián)組成成超級電容模組，可耐壓儲存更高容量。

具體選擇方法：

1、超級電容器不同于電池，在某些應用領域，它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來，不失為一種更好的途徑。

2、超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以*放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成性破壞。

3、超級電容器的荷電狀態(tài)（SOC）與電壓構成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復雜的換算。

4、超級電容器與其體積相當?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰?。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。

5、超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。

6、超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。

7、超級電容器可以反復循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個循環(huán)。

前景分析

編輯

嘗試實例

EEStor公司勇于挑戰(zhàn)卻慘遭敗北：

盡管超級電容器已發(fā)展多年，但實際生產(chǎn)廠家的數(shù)量卻少得可憐。一部分廠商面對超級電容器技術上發(fā)育不*的現(xiàn)狀，不敢輕易投資，采取觀望策略，期待市場能出現(xiàn)一個涉足此領域并獲得成功的例子。另外一部分廠商則堅信，只要超級電容器的生產(chǎn)成本實現(xiàn)大幅下降，僅以當前它的快速充放電特性，就可實現(xiàn)快速普及。美國超級電容器生產(chǎn)商EEStor就屬于后者。

上世紀90年代，美國超級電容器生產(chǎn)商EEStor為改變超級電容器的市場現(xiàn)狀，曾用好幾年的時間將大量財力物力投向如何提高超級電容能量密度的研發(fā)上，期望能通過自身技術讓超級電容器在生產(chǎn)和應用方面上升到一個新的臺階。當時EEStor爭取到了巨額的研發(fā)資金，還與電動汽車電機提供商ZENN公司達成了戰(zhàn)略合作。然而，多名參與此項研究的科學家后得出了令人遺憾的結論：我們很想打破超級電容器的市場僵局，但現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)這一目標。世界超級電容器之一——EEStor，在領域內(nèi)建立的里程碑式研發(fā)項目終以失敗告終。

發(fā)展機遇

盡管超級電容器的制作成本每年都在以低于10%的比例減少，但這項技術依然不能在運輸行業(yè)和自然能源采集方面擴大生產(chǎn)規(guī)模。相比電池領域，超級電容器的技術過于落后，想要縮小兩者在研發(fā)方面的差距，首要任務應解決如下問題：

1、增加超級電容器生產(chǎn)廠商數(shù)量，通過市場競爭的手段刺激相關技術的研發(fā)；

2、擴大高比功率超級電容器的生產(chǎn)規(guī)模，實現(xiàn)突破百萬件的年生產(chǎn)量；

3、將超級電容器當前的制造成本降低50%；

4、擬定一個超級電容器可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，主要針對更高效電極材料的探索。

要達到上述目標需要廠商對超級電容器市場有一個逐年上升的投資力度，主要用于在設備的研發(fā)和生產(chǎn)兩方面。與此同時，政府擴大資金和技術支持也將起到至關重要的作用。

超級電容器的主要研究國為中、韓、法、德、加、美。從制造規(guī)模和技術水平來看，亞洲暫時*。 [3] 

市場狀況

1、尷尬現(xiàn)狀

超級電容器的研發(fā)工作一直籠罩在電池（主要為鎳氫電池、鋰電池）的陰影之下。鎳氫電池和鋰電池的開發(fā)因為可以獲得來自政府和大投資商的巨額資金支持，技術交流獲得*推動，也更容易聚焦*的目光。相比之下，超級電容器卻很難得到雄厚的資金支持，技術的進步和發(fā)展也就受到很大程度地制約。另外，超級電容器成本高、能量密度低的現(xiàn)狀也與鋰電池形成鮮明對比，這使它在很多領域備受冷落，在實際應用上卻總被電池取代。然而，超級電容器在技術上一旦取得突破，將可對新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生*的推動力。

2、中國國內(nèi)的發(fā)展狀況

2010年上海世博會中穩(wěn)定運營的36輛超級電容客車吸引了眾多觀光者的眼球。中國國內(nèi)從事大容量超級電容器研發(fā)的廠家共有50多家，然而，能夠批量生產(chǎn)并達到實用化水平的廠家不到20家。國內(nèi)廠商大多生產(chǎn)液體雙電層電容器，重要企業(yè)有錦州凱美能源（原錦州富辰、錦州錦容）、北京集星電子、上海奧威等十多家。錦州凱美能源是國內(nèi)較大的超級電容器專業(yè)生產(chǎn)廠，主要生產(chǎn)紐扣型和卷繞型超級電容器。北京集星可生產(chǎn)卷繞型和大型電容器，而上海奧威產(chǎn)品多集中在車用超級電容器上。

從各廠商的產(chǎn)品來看，核心企業(yè)間的競爭并不直接，因為沒有*重復的，競爭也只是局限于一個領域范圍內(nèi)的。上海奧威、凱美、集星電子等幾家企業(yè)仍將占據(jù)國內(nèi)市場絕大的份額，細分市場上各企業(yè)的競爭優(yōu)勢將更加明顯?？偟脕碚f，市場競爭不會太激烈。

基于中國消費電子近些年來的驚人增長表現(xiàn)，預計幾年內(nèi)中國紐扣型超級電容器有望保持30%以上的平均增長率，卷繞型和大型超級電容器則有可能保持50%以上的平均增長率。2013年我國超級電容器的整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達到79億元。

開發(fā)

電池與超級電容器各有利弊，為了集兩者的優(yōu)點于一身，工程師們試圖發(fā)明兩者的混合體--“超級電池”（battery-ultracapacitor）。工程師們的首要任務是要攻克高能量密度這一關口，因為一旦解決了這一難題，超級電池就可替代高成本、大功率超級電容器在運輸行業(yè)和自然能源采集方面的應用。美國加州大學洛杉磯分校的研究人員2013年3月宣布發(fā)明了一種以石墨烯為基礎的微型超級電容器，這種電容器用僅有一個原子厚度的碳層制成，其充電和放電的速度比標準電池快百倍甚至千倍。制造這種超級電容器并不需要高精尖的設備器械，一臺普通的DVD刻錄機就可以完成整個生產(chǎn)過程。研究小組就表示，使用這種技術 ，他們利用廉價材料在一個光盤上制造100多個微型超級電池，只花費了不到半個小時的時間。

澳科學家發(fā)明“超級電容”新材料：

2013年7月1日澳大利亞國立大學發(fā)布消息說，該?？茖W家發(fā)明了一種能儲存更多電能、損耗更小的絕緣材料，可用于制造“超級電容”，在可再生能源、電動汽車、國防及航空航天等領域具有很高應用價值。

應用產(chǎn)品

編輯

汽車領域

在汽車工業(yè)中，智能啟?？刂葡到y(tǒng)（輕型混合動力系統(tǒng)）的應用為超級電容器提供了廣闊的舞臺，在插電式混合動力汽車上的表現(xiàn)尤為突出。由于電動汽車頻繁啟動和停車，使得蓄電池的放電過程變化很大。在正常行駛時，電動汽車從蓄電池中汲取的平均功率相當?shù)?，而加速和爬坡時的峰值又相當高。

在現(xiàn)有的電動汽車電池技術條件下，蓄電池必須在比能量和比功率以及比功率和循環(huán)壽命之間做出平衡，而難以在一套能源系統(tǒng)上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。

為了解決電動汽車續(xù)駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾，可以考慮采用兩套能源系統(tǒng)，其中由主能源提高的續(xù)駛里程，而由輔助能源在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統(tǒng)的能量可以直接取自主能源，也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能，選用超級電容做輔助能。

短期內(nèi)，超級電容極低的比能量使其不可能被單獨用作電動汽車能源系統(tǒng)，但用做輔助能量源具有顯著優(yōu)點。在電動汽車上使用的組合為電池-超級電容混合能量系統(tǒng)，對電池的比能量和比功率要求分開。

超級電容具有負載均衡作用，電池的放電電流減少使用電池的可利用能量、使用壽命得到顯著提高；與電池相比，超級電容可以迅速高效地吸收電動汽車制動產(chǎn)生的再生動能。超級電容的早和均衡和能量回收作用使車輛的續(xù)駛里程得到*的提高。但系統(tǒng)要對電池、超級電容、電動機和功率逆變器等做綜合控制和優(yōu)化匹配，功率變換器及其控制器的設計應用充分考慮電動機和超級電容之間的匹配。 [3] 

其他領域

超級電容器三十多年的發(fā)展歷程中微型超級電容器已經(jīng)在小型機械設備上得到廣泛應用，例如電腦內(nèi)存系統(tǒng)、照相機、音頻設備和間歇性用電的輔助設施。而大尺寸的柱狀超級電容器則多被用于汽車領域和自然能源采集上。就未來十年的發(fā)展而言，超級電容器將是運輸行業(yè)和自然能源采集的重要組成部分。

1、大尺寸超級電容器（125伏）可用在火車和地鐵的剎車制動系統(tǒng)上，亦可為物料搬運工程車提供能量輸出；中等尺寸超級電容器（75伏）可用在太陽能能量收集方面，因為其具備可在高溫下工作的特性；48V超級電容器應用于汽車；小尺寸超級電容器（2.7伏之內(nèi)）則對通訊設施的持續(xù)供電和電腦內(nèi)存系統(tǒng)儲存后備電源等有*貢獻。

2、超級電容器的低阻抗對于當今許多高功率應用是*的。對于快速充放電，超級電容器小的ESR意味著更大的功率輸出，幾秒鐘充電，幾分鐘放電。例如電動工具、電動玩具；

3、在UPS系統(tǒng)中，超級電容器提供瞬時功率輸出，作為發(fā)動機或其它不間斷系統(tǒng)的備用電源的補充；

4、當公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支持； [4] 

5、小電流，長時間持續(xù)放電，例如計算機存儲器后備電源；

6、瞬時功率脈沖應用，重要存儲、記憶系統(tǒng)的短時間功率支持。

在自然能源采集領域里，風力發(fā)電工作流程離不開液壓系統(tǒng)或電池。因為發(fā)電機的扇葉每次停下時，內(nèi)部的渦輪機就會將扇葉調(diào)整到位置，這個過程在風力發(fā)電中被稱為變漿距控制系統(tǒng)，運作過程中所需的電能由液壓系統(tǒng)或電池來提供。對于電池來說，間歇性工作強度大，再加上常年的負荷，會導致自身使用壽命大打折扣。為此每隔幾年就會對每一個風力發(fā)電機進行一次“高空作業(yè)”，電池的維修和更換也是一筆不小的費用。大功率超級電容器利用其充放電快，循環(huán)壽命長的特點，可以代替電池勝任此工作，雖然前期投入成本高，但是相比頻繁維護和更換電池，費用還更低廉一些，同時還可降低工作強度。現(xiàn)在來說超級電容器還沒有作為炙手可熱的輔助設備滲透進這個能量網(wǎng)絡。