什么是雙電層電容？

作者：黑金剛電容    發布時間：2023-02-01 20:11:12  訪問量：6185  來源：超級電容組

什么是雙電層電容？

每個電化學電容器都有兩個電極，由隔板機械分離，它們通過電解質相互離子連接。電解質是溶解在溶劑(如水)中的正離子和負離子的混合物。在兩個電極表面中的每一個處產生液體電解質接觸電極的導電金屬表面的區域。該界面在物質的兩個不同相之間形成了共同的邊界，例如不溶性固體電極表面和相鄰的液體電解質。在這個界面上出現了一種很特殊的雙層效應現象。

向電化學電容器施加電壓會導致電容器中的兩個電極產生雙電層。這些雙層由兩層電荷組成：一層電子層位于電極的表面晶格結構中，另一層具有相反的極性，來自電解質中溶解和溶劑化的離子。這兩層由單層溶劑分子隔開，例如，對于水作為溶劑的水分子，稱為內亥姆霍茲平面(IHP)。溶劑分子通過物理吸附附著在電極表面，將極性相反的離子相互分離，可以理想化為分子電介質。在這個過程中，電極和電解質之間沒有電荷轉移，所以引起粘附的力不是化學鍵，而是物理力，例如，靜電力。吸附的分子被極化，但由于電解質和電極之間缺乏電荷轉移，因此沒有發生化學變化。

電極中的電荷量與外部亥姆霍茲平面 (OHP) 中的反電荷量相匹配。這種雙層現象像在傳統電容器中一樣存儲電荷。雙層電荷在 IHP 中溶劑分子的分子層中形成一個靜電場，該靜電場對應于所施加電壓的強度。

因此，電容 C 在由具有高介電常數 ε、大電極板表面積 A 和小板間距離 d 的材料制成的電容器中xxx。因此，雙層電容器具有比傳統電容器高得多的電容值，這是由于活性炭電極的極大表面積和極薄的雙層距離約為幾埃(0.3-0.8 nm)，德拜長度的順序。

雙層 SCs 碳電極的主要缺點是與離子空間電荷電容串聯作用的量子電容值較小。因此，SCs中電容密度的進一步增加可以與碳電極納米結構的量子電容的增加有關。

電化學電容器中每單位電壓存儲的電荷量主要是電極尺寸的函數。雙層中的靜電能量儲存與儲存的電荷呈線性關系，并對應于吸附離子的濃度。此外，雖然傳統電容器中的電荷通過電子轉移，但雙層電容器中的電容與電解質中離子的有限移動速度和電極的電阻多孔結構有關。由于在電極或電解液中不發生化學變化，所以充電和放電雙電層原則上是不受限制的。真正的超級電容器壽命僅受電解質蒸發效應的限制。

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