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测试电化学电容：第一部分—循环伏安和 渗漏电流 本章目的 本应用指南是电化学技术应用于测试电化学电容 ECs）的第一部分，测试中采用商业电化学电容，用于 解释和讨论循环伏安和渗漏电流测试的理论背景。 本章简介 本应用指南第二部分中讨论的技术是电池工艺师所熟悉的。第三部分介绍了电化学阻抗谱EIS 测试电容的 理论以及应用。 与电池中的化学反应不同，ECs 一般通过高度可逆分离电子电荷来储能。ECs 由两个浸入导电液体或聚合 物电解质的高比表面电极构成。两电极则通过离子传导隔膜分开，防止电极间的短路。 和电池相比，电化学电容具有以下优势： 1. 提供高功率密度的高充放电率 2. 更长循环寿命 100000 圈） 3. 材料低毒性 4. 宽泛的操作温度 5. 低循环成本 缺点： 1. 较高自放电率 2. 较低能量密度 3. 较低电池电压 4. 欠佳的电压稳定性 5. 较高的初成本 有些应用采用的是电化学电容和电池联用。这种复合提供了比单独电池更好的循环寿命以及更高的功率。 当前电化学电容的发展状况包括： 1. 混合动力电动车 2. 柴油发动机启动系统 3. 充电式电动工具 4. 紧急和安全系统 欲了解更多电化学电容技术请参阅： Conway, B. E., Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological A lications, Kluwer Academic Press / Plenum Publishers, New York, NY, 1999. 同类技术—易混淆的名称 在技术文献以及商业化产品中各种术语被用于定义各类型电容器。这种定义的随意使用导致电容器名称上 的混淆和误解。 这些名称主要是产品的名称经常会被误用。我们选取了一些如下所列： 1. 超级电容器 2. 超电容 3. 气凝胶电容 本应用指南将遵照如图 1 所示的术语： 图1—电容器的分类与名称 如图 1 所示为电容器分为三个主要大类的示意图。 静电电容 采用金属板作为电极，通过如陶瓷，玻璃甚至空气等低电导率的电介质将其分隔。 电解电容 采用金属箔片作为阳极，如铝或钛。阳极过程中产生的金属氧化物作为电介质。阴极同样由金 属箔片构成。 电化学电容 与静电电容和电解电容相反，采用高比表面电极用以增加电容。根据存储机制的不同可以分 为两个子类： 双电层电容器 EDLCs）通过静电荷分离储存能量。顾名思义，双电层在电解质和电极表面的界面处形成。 赝电容不仅利用静电电荷分离作用同时也利用高可逆法拉第表面反应实现储存能量。 本应用指南仅采用电化学电容作为测量对象，故静电电容以及电解电容不在讨论之列。 2 一般来说，EDLCs 采用活性炭作为电极材料，可达到 1000 m /g 的比表面积相当于超过200F ／g 的电 容。赝电容采用过渡金属氧化物 如氧化钌）或者聚合物做为电极材料。 为了讨论几种电化学技术，在本应用指南中测试了两种不同的ECs。 测试中使用的商业电容器分别是Nesscap 公司3F EDLCs P/N ESHSR0003c0002R7）和Taiyo yuden 公司1F PAS 赝电容 P/N PAS0815LR2R3105）。PAS 是一种沉积在电极上的导电半导体多并苯半导 体首字母的缩写。 本指南中所有数据均使用Gamry PWR800 软件进行采集。所有绘图都由Gamry Echem Analyst 软件 生成和评价。 理想电容器特性 电容器是电子电荷储存装置。电容器的电荷状态是易于测试的。理想电容器存储的电荷与电压成正比，如 公式1 所示： Q=C·U 1） Q 是电容器电荷，单位是安培每秒 As ）或库仑 C）。C 是法拉第电容，单位是F。U 是