一种具有4个双电层结构的单体高压超级电容器

摘要

本发明涉及一种具有4个双电层结构的单体高压超级电容器, 它包括正电极板（1）、负电极板（2）、隔膜（3）、非电解质溶液和电解质溶液，隔膜（3）位于正电极板（1）和负电极板（2）之间，且正电极板（1）和隔膜（3）与负电极板（2）和隔膜（3）之间分别形成离子储存空间，非电解质和电解质溶液分别位于离子储存空间内。本发明具有如下两个优点：一是4个双电层的层间距离与电解质或非电解质分子的大小相当，因而本电容器具有现有双电层电容器所具备的极距小的特点。二是现有单体超级电容器的工作电压均低于电解质分解电压，而本电容器工作电压可高于电解质分解电压，由于电容器储能与电压的平方成正比，因而，本电容器具有较大的存储电能的潜力。

主权项

一种具有4个双电层结构的单体高压超级电容器，其特征在于，包括：正电极板（1）：为电容器的正极，用于给电容器充电时接电源的正极；或给负载放电时接负载的正极；负电极板（2）：为电容器的负极，用于给电容器充电时接电源的负极；或给负载放电时接负载的负极；所述正电极板（1）和负电极板（2）之间为离子储存空间；非电解质溶液：分为两种情况，情况一：充斥在正电极板（1）内表面，在正电极板（1）聚集正电荷后，在正电极（1）的内表面形成1层由非电解质分子构成的致密排列的电偶极子，同时形成了2个双电层，即正电极板（1）与电偶极子的负电荷端之间形成A电层（11）, 电偶极子的负电荷端与正电荷端之间形成B电层（12）；情况二：充斥在负电极板（2）内表面，在负电极板（2）聚集负电荷后，在负电极板（2）的内表面形成1层由非电解质分子构成的致密排列的电偶极子，同时形成了2个双电层，即负电极板（2）与电偶极子的正电荷端之间形成E电层（21）, 电偶极子的负电荷端与正电荷端之间形成F电层（22）；电解质溶液：分为两种情况，情况一：电解质溶液充斥在离子储存空间内，且充斥的顺序是在B电层（12）形成之后，由于电解质负离子与正电极板（1）之间被B电层（12）阻隔，而B电层（12）由非电解质分子构成，因此，电解质负离子不会与B电层（12）的正电荷端进行电荷交换，也不会穿过B电层（12）去与正电极板（1）内表面接触，B电层（12）相当于对电解质负离子具有绝缘作用，即电解质负离子只会聚集在B电层（12）的正电荷端近邻并与之形成C电层（13）；另外，电解质正离子与负电极板（2）之间形成D电层（14）；所述A电层（11）、B电层（12）、C电层（13）和D电层（14）4个双电层中，只有B电层（12）由非电解质分子形成；同时，因为B电层（12）由非电解质分子形成，能够承受高于电解质分解电压的电压，从而由A电层（11）、B电层（12）、C电层（13）和D电层（14）构成具有4个双电层结构的单体高压电容器；情况二：电解质溶液充斥在离子储存空间内，且充斥的顺序是在F电层（22）形成之后，由于电解质正离子与负电极板（2）之间被F电层（22）阻隔，而F电层（22）由非电解质分子构成，因此，电解质正离子不会与F电层（22）的负电荷端进行电荷交换，也不会穿过F电层（22）去与负电极板（2）内表面接触，F电层（22）相当于对电解质负离子具有绝缘作用，即电解质正离子只会聚集在F电层（22）的负电荷端近邻并与之形成G电层（23）；另外，电解质负离子与正电极板（1）之间形成H电层（24）；所述E电层（21）、F电层（22）、G电层（23）和H电层（24）4个双电层中，只有F电层（22）由非电解质分子形成；同时，因为F电层（22）由非电解质分子形成，能够承受高于电解质分解电压的电压，从而由E电层（21）、F电层（22）、G电层（23）和H电层（24）构成具有4个双电层结构的高压电容器。