【讨论】法拉电容比能量揭密,你是否迷失了方向?

为了迎合节能减排的需求，电动汽车适时兴起，各种储能设备百花齐放：锂电、铁电、法拉电容、飞轮... 一个个摩拳擦掌，誓比高低，让人眼花缭乱。其中最吸引眼球的要数法拉电容了。法拉电容以其高容量、小体积、大脉冲放电的优点，吸引了不少眼球，在储电领域赢得了一些市场。

法拉电容的比能量究竟有多大？是否可以真的代替电池呢？目前，还没有看到过关于法拉电容的能量密度极限方面的报道，也许是本人孤陋寡闻吧。为了弄明白这件事，作了一个计算，试图了解法拉电容的能量极限。

目前介电常数最高的材料是一种陶瓷材料，相对介电常数30000，绝缘强度40KV/mm。

由于是寻找极限，因此先假设我们的工艺进步了，能进行纳米加工，把介质和金属铝箔做到一个分子的厚度（约1nm）, 二者的密度相近，一公斤铝箔可做可延展至300000平方米面积，敷起来作为电极，这样的材料N层复合起来，有2N-1个相对面，简便起见，我们按2倍计算，可知每层复合材料的静电容为160000000法拉，但极限电压只有40mV，为安全起见，额定工作电压可取30mV，储能多少呢？

0.5*160000000*0.03*0.03=72000（焦尔），合10WH/Kg.

10WH/公斤！这就是“纳米工艺”下的法拉电容的比能量极限!!! 水平有限，供大家参考。

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hourdown

LV.6

2010-12-29 11:30

40mv取30mv你损失了25% ，

80mv取70mv你损失了12.5%

电源网-娜娜姐

LV.10

2010-12-29 18:43

@hourdown

40mv取30mv你损失了25%，80mv取70mv你损失了12.5%

占位子

陈永真

LV.8

2010-12-29 23:20

你说的满不是这么回事，法拉电容器不使用拼命轧薄铝箔实现的，使用多孔化活性炭获得巨大的有效面积的，因此可以做的巨大的电容量，但是超级电容器不是万能的，真正的法拉电容器的能量密度最好的在6瓦时/公斤。好多使用电化学电容器冒名顶替，电化学电容器的本质是电池。

如果陶瓷电容器可以做大，相信会有非常大的电容量，但是陶瓷电容器做大了就会断裂或热膨胀系数的问题而炸掉。

powerants

LV.6

2010-12-31 04:07

@陈永真

你说的满不是这么回事，法拉电容器不使用拼命轧薄铝箔实现的，使用多孔化活性炭获得巨大的有效面积的，因此可以做的巨大的电容量，但是超级电容器不是万能的，真正的法拉电容器的能量密度最好的在6瓦时/公斤。好多使用电化学电容器冒名顶替，电化学电容器的本质是电池。如果陶瓷电容器可以做大，相信会有非常大的电容量，但是陶瓷电容器做大了就会断裂或热膨胀系数的问题而炸掉。

陈教授，我的目的不是设计与制造，而是通过这两个“方法”来实现单位材料下的容量最大化：

1，用目前介电常数最高的介质

2，用一个分子直径厚度的极制作平板叠层电容，相对面积最大

二者都用极限条件，找到目前人们掌握的材料，及最极端的工艺下，真正法拉电容的极限能量密度。

现在法拉电容被吹上天去了，不拨点冷水不行的

当然了，我主贴中的算法不太恰当，实际上储能只与介质的介电常数、绝缘等级、总体积均成正比，与厚薄无关。

那么法拉电容要提高能量密度，只能从介质的介电常数与绝缘等级两方面入手。

隐形专家

LV.10

2010-12-31 08:09

@powerants

陈教授，我的目的不是设计与制造，而是通过这两个“方法”来实现单位材料下的容量最大化：1，用目前介电常数最高的介质2，用一个分子直径厚度的极制作平板叠层电容，相对面积最大二者都用极限条件，找到目前人们掌握的材料，及最极端的工艺下，真正法拉电容的极限能量密度。现在法拉电容被吹上天去了，不拨点冷水不行的当然了，我主贴中的算法不太恰当，实际上储能只与介质的介电常数、绝缘等级、总体积均成正比，与厚薄无关。那么法拉电容要提高能量密度，只能从介质的介电常数与绝缘等级两方面入手。

学习了