超级电容储能有什么优势?看看我的推导
marix2010/10/14电子技术 IP:天津
大家看看我对电容储能的推导有问题吗
其中J表示电容的能量,d是两极板距离,S极板面积,E指击穿场强,即介电强度,与电介质有关.

公式表明电容储能除了与电介质的特性有关外,只与极板的距离和面积的乘积有关,而后者恰好是电容的尺寸。据此可知,电解电容,超级电容只是在电容C上很大,并不意味着储能很高。只有提高介电常数与介电强度才能真正提高能量密度。 clip_image002.gif
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~~空空如也
marix 作者
14年3个月前 IP:未同步
261778
回 1楼(black) 的帖子
上面那个等号不成立?你能讲讲为什么超级电容器不使用上述公式吗?应该用什么公式计算其电容和击穿电压?
我认为超级电容器是平板电容器的极限形式,因此可以用。
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
261789
超级电容表面积大导致了电容C很大,但两极距离d很小导致承受的电压很小。
超级电容的电容大胆不代表容电量大
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
262104
回 7楼(华蓥) 的帖子
LS说的是真的吗?其实这正是我认同的事实,通过我给出的公式可看出。可当下流行的说法是超级电容可用作大功率出能器件,我怀疑
可大家的评论几乎都只给出了定性的描述,像hanbreen给出的评论,而我给出的是定量的命题,有人能给出严谨的批评吗?
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
262711
LS注意到我公式中的S和d了吗?它们是相乘的,d*S=V,表示体积。面积大了只能使电容增大而不能使储存的能量变大。
当体积给定时,d*S就固定了,我的公式中表明电容含有的能量只与体积和电介质性质有关了。这就是矛盾所在
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
263527
楼上能理解我的意思吗?电容量不等于可存储的能量,F不是能量单位。我现在讨论的是:体积一定的前提下,可存储的能量的上限由电介质决定。
你讲的“电容极板厚度”问题,是不影响我的结论的——因为当dS一定,总体积只会更大,反过来,体积一定,可存储能量只会比我公式推导的更小,所以电容器可存储的能量的上限不会超过上述公式,这与超级电容的大能量密度有矛盾的地方。
另外,我没见过电容上标有储能的大小。
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
263529
回 12楼(asdsaf) 的帖子
如果你认为超级电容仅仅是因为解决了“小学生都能懂的道理”——减少了电极板的体积而增大了能量密度,那我的问题就可以解决了。如果是这样,那也可以用更极端的方法制成高能存储器——用1米厚的电介质,上下表面镀上金属,则可承受超高电压,电容值小但能量大。
但,是这样的道理吗?
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
263641
看来楼上还是没理解我的意思。我之所以法这篇帖子,主要想说这两个问题:
1、推导出了一个公式,说明电容储存能量的上限,并猜想“超级电容”受这样的限制。但之前别人回帖的太拘泥于对超级电容的科普宣传,未能对我的公式提出有积极意义的批判。
2、根据1中的猜想,说明 “超级电容”与普通电容器相比没有多少优势,因为只要把空间充分利用来装电介质就可以了。

而楼上的回帖没有像其他人那样否定我的第一条,好像在说第二条。我能否这样理解:普通电容器之所以储能量上不去是因为电极板无法做得足够薄,而超级电容却可以? 如果是这样,我就有另外两个问题:
a) 超级电容用多孔碳做电极,为什么可以做得薄?我看到的资料说优势是表面积大而不是薄。
b)我在一米厚的陶瓷或玻璃上镀上一层薄薄的金属层可不可以作电容?它是不是接近了我的公式中的上限?
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
263881
回 19楼(asdsaf) 的帖子
感谢楼上的指导,我明白了不少。可否这样理解:由于额定电压已定,由U=dE可知,d大了E就小,能量就小。
但是,作为储能设备而不是电路元件来使用时,“可保持的最高电压”就应当由击穿电压的某个折扣来规定,d小S大的和d大S小的应该不同。那依据什么来定呢?就依据击穿场强E的某个折扣来定,因为它只与材料有关。
所以我认为,如果我的公式表示储能的极限是对的,那么在E上乘以(0,1)之间一个系数就可以表示实际的储能,这样也会得到 d小S大的和d大S小没有差别 的结论。
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marix作者
14年3个月前 IP:未同步
264002
再次感谢你的回答。
我的推导确实只是理论上的,其目的是论证超级电容并不是如想象中的能解决电容储能的硬伤。之前网友的回答可能太拘泥于超级电容的“强大”而不敢正视其极限性能。
我是想试着给出电容器储能与飞轮储能的理论上限,进而判断谁更有前途
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