来源:互联网 发布时间:11-18
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在铝箔正极表面均匀涂覆一层高介电常数的有机绝缘介电层。这是国内外空白的创新研究。主要的技术优势如下:
(1)介电常数很高:一般在20~30,比铝电解电容器的Al2O3氧化膜提高≥3倍。
(2)耐压很高:一般10nm有机介电膜层能达到20~30V的输出电压。比Al2O3高10~15倍,一般Al2O3的耐压场强是769KV/mm,
(3)采用导电化合物EDOT聚合为固体负极,形成一个标准的平板电容:正极是铝箔,负极是3,4-亚甲基二氧噻吩(EDOT)聚合得到的固体阴极,中间是一层介电常数20~30的绝缘介电层。
(4)铝箔的面积很大:一般低压扩面后达到5~20M2/g。0.05mm的电子铝箔,经过低压扩面,能实现500~1500倍的扩面,一般的电解电容器铝箔交流低压扩面,需要将铝箔表面孔径做到≥1000nm,扩面倍率大概在60~200.。由于我们需要的最佳孔径在40~100nm,低压扩面提高表面积的潜力很大。
(5)储存的电能很高:尽管全固体铝超级电容动力电池的比电容远低于电化学超级电容器,但由于输出电压大幅提高,预计一个200F/kg的全固体铝超级电容动力电池的能量存储如下:输出电压U:60V、电容C:200F/kg
>铝超级电容的发展优势①使用寿命超长:预计10年都不会损坏。
②大电流放电能力超强:能全面满足汽车启动等大电流放电的要求。
③很廉价:铝是资源储量超丰富的廉价金属,由于电解电容器工业的快速发展,国内电子铝箔工业能提供大量廉价的电子铝箔,预计全固体铝超级电容动力电池的性价比接近传统的铅酸电池,远远比锂电池廉价,为大规模动力电池的推广时具有明显的廉价优势。
>铝超级电容的市场前景作为提高介电层介电常数的方法很多,主要是通过在Al2O3介电层中掺杂钛等金属离子的方法,这些都是很难实用的方法。而铝超级电容采用的则是低压扩面后的电子铝箔,利用铝箔表面生成的铝羟基作为固定活性基团,固定一层高介电常数的有机绝缘介电层。具体的均匀固定方法和有机介电层的分子结构是技术核心秘密,这是不会公开的。
全固体铝超级电容动力电池的实用化,面临一系列有机化合物的低成本合成难题,依赖有机化学合成技术的突破。本人是有机合成专家,因此有灵感来设计合成一系列高介电常数的有机绝缘介电层。
全固体铝超级电容的另一个广阔市场是电子工业的电容微型化。从目前的技术数据看,由于现在绝缘介电层还做不厚,只能在≤60V的低压电容领域应用。由于比现有的铝电解电容量提高了100~1000倍,也就是电子工业的铝电解电容可以缩小很多倍,或许2000μF/16V的铝电解电容可以做到米粒大小。这是一个有几百亿元/年的庞大市场。
在低压电容领域,电脑/手机等电子产品的高性能电解电容需求一直是在强劲增长。从2008年开始,电脑的主板上开始大量应用铝固体电解电容,一般在300~3000μF/16~40V,就是采用导电化合物EDOT聚合的固体导电阴极替代电解液阴极。台湾的凯美公司制造的铝固体电解电容就已经大量应用。
做全固体活性炭超级电容动力电池难度很大,钛超级电容动力电池非常昂贵,只有全固体铝超级电容动力电池,由于配套行业完整,电容器产业能提供高质量的电子铝箔,经过我们的努力,正在逐步走向实用化。
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