超級電容的簡介及工作原理
超級電容器之所以稱之為“超級”的原因：
超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。
超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用于存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
傳統(tǒng)電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷制得很長，有時用特殊的組織結(jié)構(gòu)來增加它的表面積。傳統(tǒng)電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑料薄膜、紙等，這些材料通常要求盡可能的薄。
超級電容器的面積是基于多孔炭材料，該材料的多孔結(jié)構(gòu)允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現(xiàn)更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質(zhì)離子尺寸決定的。該距離（<10 Å）和傳統(tǒng)電容器薄膜材料所能實現(xiàn)的距離更小。
龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統(tǒng)電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其“超級”所在。
控制超級電容器的放電：
超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數(shù)τ在1~2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5~10s。（由于電極的特殊結(jié)構(gòu)它們實際上得花上數(shù)個小時才能將殘留的電荷完全放干凈）
放電的控制時間：
超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。實際上決定于電容器單體大小，對于匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。另一放電率的限制條件是熱，反復地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導致斷路。1、超級電容器具有固定的極性。使用前應確認極性。
2、應在標稱電壓下使用。 當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發(fā)熱，容量下降，而且內(nèi)阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。
3、不可應用于高頻率充放電的電路中。高頻率的快速充放電會導致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。
4、外部環(huán)境溫度對使用壽命有著重要影響。電容器應盡量遠離熱源。
5、被用做后備電源時的電壓降。由于超級電容器具有內(nèi)阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降ΔV=IR。
6、不可處于相對濕度大于85%或含有有毒氣體的場所。這些環(huán)境下會導致引線及電容器殼體腐蝕，導致斷路。
7、不能置于高溫、高濕的環(huán)境中。應在溫度-30+50℃、相對濕度小于60%的環(huán)境下儲存，避免溫度驟升驟降，否則會導致?lián)p壞。
8、用于雙面電路板上時連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方。由于超級電容器的安裝方式，會導致短路現(xiàn)象。
9、當把電容器焊接在線路板上，不可將電容器殼體接觸到線路板上。否則焊接物會滲入至電容器穿線孔內(nèi)，對電容器性能產(chǎn)生影響。
10、安裝超級電容器后，不可強行傾斜或扭動電容器。否則會導致電容器引線松動，導致性能劣化。
11、在焊接過程中避免使電容器過熱。若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260℃，時間不超過5s。
12、在電容器經(jīng)過焊接后，線路板及電容器需要經(jīng)過清洗。因為某些雜質(zhì)可能會導致電容器短路。
13、將電容器串聯(lián)使用。由于工藝原因，單極超級電容器的額定工作電壓一般在2.8V左右，所以大多情況下必須串聯(lián)使用，由于串聯(lián)回路每個單體容量很難保證100%相同，也很難保證每個單體漏電也相同，這樣就會導致串聯(lián)回路的每個單體充電電壓不同，可能會導致電容器過壓損壞，因此，超級電容器串聯(lián)必須附加均壓電路。當超級電容器進行串聯(lián)使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯(lián)會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進行串聯(lián)使用時，需得到廠家的技術(shù)支持。
對于超級電容的選擇，功率要求、放電時間及系統(tǒng)電壓變化起決定作用。超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成，一部分是超級電容器釋放能量；另一部分是由于超級電容器內(nèi)阻引起。兩部分誰占主要取決于時間，在非？斓拿}沖中，內(nèi)阻部分占主要的，相反在長時間放電中，容性部分占主要。
以下基本參數(shù)決定選擇的電容器的大。
1、 最高工作電壓；2、 工作截止電壓；
3、 平均放電電流；
4、 放電時間多長。
超級電容與電池比較有如下特性：
a.超低串聯(lián)等效電阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。b. 超長壽命，充放電大于50萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達68年。
c. 可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應。
d. 免維護，可密封。
e.溫度范圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。
f.超級電容可以串并聯(lián)組成成超級電容模組，可耐壓儲存更高容量。
超級電容器不同于電池，在某些應用領域，它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結(jié)合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。
超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。
超級電容器的荷電狀態(tài)（SOC）與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復雜的換算。
超級電容器與其體積相當?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。
超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
超級電容器可以反復循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個循環(huán)。
所有的解釋均由村田代理商穎特新提供
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-17
