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超級電容器的(de)工作原理
一、法拉第準(zhǔn)電(diàn)容
電阻其理論模型是由Conway首(shǒu)先提(tí)出(chū),是(shì)在電極(jí)表麵和近(jìn)表(biǎo)麵或體相中(zhōng)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,發生高度可逆的化學吸脫(tuō)附和氧化還(hái)原反應,產生(shēng)與電極充電電位有關的電容。
對(duì)於法拉第準電容,其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲,而(ér)且包括電解液離子與電極(jí)活性物質(zhì)發生(shēng)的(de)氧(yǎng)化還原反應。當(dāng)電解(jiě)液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在(zài)外加(jiā)電場的作(zuò)用下由溶液中擴散到電極(jí)/溶液(yè)界麵時,會通過界麵上的氧(yǎng)化還原反應(yīng)而(ér)進入到電(diàn)極表麵活性氧化物的體(tǐ)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(de)離子又會通(tōng)過以上氧(yǎng)化還原(yuán)反應的(de)逆反應重新返回到(dào)電解液中,同時所存(cún)儲的電荷通過(guò)外電路而(ér)釋放(fàng)出來,這(zhè)就(jiù)是法拉第準電容的(de)充放電機理(lǐ)。
二、雙(shuāng)電(diàn)層電容
是在電極(jí)/溶(róng)液界(jiè)麵通過電子或離(lí)子(zǐ)的定向排列造成電荷的對(duì)峙而產生的。對一個電極/溶液體係,會在電子導電(diàn)的電(diàn)極和(hé)離子(zǐ)導電的(de)電解(jiě)質溶液界麵(miàn)上形成(chéng)雙電層。當在(zài)兩個電極(jí)上施加電場後(hòu),溶液中的陰、陽離(lí)子分別向正、負電極(jí)遷移,在(zài)電極表麵形(xíng)成雙電(diàn)層;撤消電場後,電極(jí)上的正(zhèng)負電(diàn)荷與溶液中的相反電(diàn)荷離子相吸引(yǐn)而使雙電層穩定,在正負極間產生相對穩定(dìng)的電位差。
這時對某一(yī)電(diàn)極而言,會在一定距離內(分散層)產生與電(diàn)極上(shàng)的(de)電(diàn)荷等量的異性離子(zǐ)電荷,使其(qí)保持電中性(xìng);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生電流,溶液中(zhōng)的離子遷移到(dào)溶液中呈電中性(xìng),這便是雙電層電容的充放電原理(lǐ)。
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