什么是双电层电容？

作者：黑金刚电容    发布时间：2023-02-01 20:11:12  访问量：1845  来源：超级电容组

什么是双电层电容？

每个电化学电容器都有两个电极，由隔板机械分离，它们通过电解质相互离子连接。电解质是溶解在溶剂(如水)中的正离子和负离子的混合物。在两个电极表面中的每一个处产生液体电解质接触电极的导电金属表面的区域。该界面在物质的两个不同相之间形成了共同的边界，例如不溶性固体电极表面和相邻的液体电解质。在这个界面上出现了一种很特殊的双层效应现象。

向电化学电容器施加电压会导致电容器中的两个电极产生双电层。这些双层由两层电荷组成：一层电子层位于电极的表面晶格结构中，另一层具有相反的极性，来自电解质中溶解和溶剂化的离子。这两层由单层溶剂分子隔开，例如，对于水作为溶剂的水分子，称为内亥姆霍兹平面(IHP)。溶剂分子通过物理吸附附着在电极表面，将极性相反的离子相互分离，可以理想化为分子电介质。在这个过程中，电极和电解质之间没有电荷转移，所以引起粘附的力不是化学键，而是物理力，例如，静电力。吸附的分子被极化，但由于电解质和电极之间缺乏电荷转移，因此没有发生化学变化。

电极中的电荷量与外部亥姆霍兹平面 (OHP) 中的反电荷量相匹配。这种双层现象像在传统电容器中一样存储电荷。双层电荷在 IHP 中溶剂分子的分子层中形成一个静电场，该静电场对应于所施加电压的强度。

因此，电容 C 在由具有高介电常数 ε、大电极板表面积 A 和小板间距离 d 的材料制成的电容器中xxx。因此，双层电容器具有比传统电容器高得多的电容值，这是由于活性炭电极的极大表面积和极薄的双层距离约为几埃(0.3-0.8 nm)，德拜长度的顺序。

双层 SCs 碳电极的主要缺点是与离子空间电荷电容串联作用的量子电容值较小。因此，SCs中电容密度的进一步增加可以与碳电极纳米结构的量子电容的增加有关。

电化学电容器中每单位电压存储的电荷量主要是电极尺寸的函数。双层中的静电能量储存与储存的电荷呈线性关系，并对应于吸附离子的浓度。此外，虽然传统电容器中的电荷通过电子转移，但双层电容器中的电容与电解质中离子的有限移动速度和电极的电阻多孔结构有关。由于在电极或电解液中不发生化学变化，所以充电和放电双电层原则上是不受限制的。真正的超级电容器寿命仅受电解质蒸发效应的限制。

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