超级电容基础知识

什么是超级电容器？

◆ 超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor），又称双层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、金电容和法拉电容通过极化电解质储能。它是一种电化学元件，但在储能过程中没有化学反应。这种储能过程是可逆的电容器可以反复充放电数十万次。

◆ 超级电容器可视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板。正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层。分离的正离子靠近负极板，负离子靠近正极板。（见图1）

为什么超级电容器不同于传统电容器"超级"在哪？

◆超级电容器在分离的电荷中储存能量，储存电荷面积越大，分离的电荷越密集，电容量越大。

◆传统电容器的面积是导体的平板面积。为了获得更大的容量，导体材料被长时间轧制，有时使用特殊的组织结构来增加其表面积。传统的电容器是用绝缘材料分离的两极板，通常是塑料薄膜、纸等，通常需要尽可能薄。

◆超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，更大的表面积可以通过一些措施来实现。超级电容器电荷分离的距离取决于被吸引到带电电极的电解质离子的大小。（<10 Å）与传统电容器薄膜材料的距离较小。

◆这种巨大的表面积和非常小的电荷分离距离使超级电容器比传统电容器具有惊人的静电容量，这也是它的“超级”所在。

超级电容器的优缺点是什么？

一、优点

◆ 法拉级电容量在很小的体积下达到；
◆ 无需特殊的充电电路和控制放电电路
◆ 与电池相比，过充和过放对其寿命没有负面影响；
◆ 从环保的角度来看，它是一种绿色能源；
◆ 超级电容器可以焊接，所以没有电池接触不牢固等问题；

二、缺点

◆ 使用不当会导致电解质泄漏；
◆ 与铝电解电容器相比，其内阻大，不能用于交流电路；

超级电容器有哪些应用？

◆超级电容器的低阻抗对于当今许多高功率应用是必不可少的。对于快速充放电，超级电容器小的ESR这意味着更大的功率输出。
◆瞬时功率脉冲应用，短时间功率支持重要的存储和记忆系统。

应用举例

1.快速充电应用，几秒钟充电，几分钟放电。例如，电动工具和电动玩具；
2、在UPS超级电容器作为发动机或其他不间断系统的备用电源，提供瞬时功率输出；
3.用于太阳能等能量充足、功率不足的能源；
4.当公共汽车从一个动力源切换到另一个动力源时；
5电流，长期持续放电，如计算机存储器备用电源；

超级电容器放电多快？

◆ 超级电容器能快速充放电，峰值电流仅受内阻限制，甚至短路也不致命。
◆ 事实上，它取决于电容器单体的大小。对于匹配负载，小单体可以放置10个A，大单体可放1000A。
◆ 另一个放电率的限制是热，反复以剧烈的速度放电会增加电容器的温度，最终导致断路。

我如何控制超级电容器的放电？

◆ 超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1~2s，完全电阻-容式电路放电约需要5τ，也就是说，短路放电需要5次左右~10s。(由于电极的特殊结构，它们实际上需要几个小时才能完全清除残留的电荷)

超级电容器比电池好？

◆ 超级电容器不同于电池。在某些应用领域，它可能优于电池。有时，将电容器的功率特性与电池的高能存储相结合是一种更好的方式。
◆ 超级电容器可以在其额定电压范围内充电到任何电位，并且可以完全释放。如果过度放电可能造成永久性损坏，则电池受到自身化学反应的限制。
◆ 超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
◆ 超级电容器器相比，超级电容器可以储存更多的能量，而电池可以储存更多的能量，而不是容器储存更多的能量。超级电容器是决定能量存储器件大小的更好方法。
◆ 超级电容器可以在没有任何不利影响的情况下反复传输能量脉冲。相反，如果电池反复传输高功率脉冲，其使用寿命将大大降低。
◆ 超级电容器可以快速充电，电池快速充电会损坏。
◆ 超级电容器可以重复数十万次，而电池寿命只有几百次。

如何选择我需要的超级电容器？

◆ 首先，功率要求、放电时间和系统电压变化起着决定性的作用。

◆ 超级电容器的输出电压降由两部分组成，一部分是超级电容器释放能量；另一部分是由超级电容器的内阻引起的。谁占据这两部分主要取决于时间。在非常快的脉冲中，内阻占主导地位。相反，在长期放电中，容性占主导地位。

◆ 以下基本参数决定了您选择电容器的尺寸

1、 工作电压最高；
2、 工作截止电压；

锐单商城-电子元器件采购网（www.ruidan.com）是当地组件目录的经销商，采用小批量、现货、样品的销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。唯一的样品建立了一个高效的智能存储，拥有5万多种自营库存，提供一站式的真实现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。