超級(jí)電容器

超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能器件具有電容器快速充放電和電池儲(chǔ)能的特點(diǎn)。它也可以被稱為大容量電容器、雙電層電容器、黃金電容、法拉電容等。

超級(jí)電容器

超級(jí)電容器由電極組成、電解質(zhì)和隔膜成分。與傳統(tǒng)的電容器和電池相比，超級(jí)電容器具有明顯的優(yōu)勢，如更高的功率密度更高的充電效率和免維護(hù)、環(huán)保、更換成本較低。

超級(jí)電容器是一種通過電極和電解質(zhì)之間形成的界面雙電層來儲(chǔ)存能量的新型元件。當(dāng)電極與電解質(zhì)接觸時(shí)，由于庫侖力、分子間力和原子間力使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定且相反的雙層電荷，稱為界面雙層。雙電層超級(jí)電容器被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個(gè)非活性多孔板，電壓施加在兩個(gè)板上。施加于正極板的電勢吸引電解液中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，從而在兩個(gè)電極的表面上形成雙電層電容器。雙電層電容器根據(jù)電極材料不同可分為碳電極雙電層超級(jí)電容器、金屬氧化物電極超級(jí)電容器和有機(jī)聚合物電極超級(jí)電容器。

與蓄電池和傳統(tǒng)的物理電容器相比，超級(jí)電容器具有以下特點(diǎn)：

1)功率密度高。高達(dá)102 ~ 1043356 w/Kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池的功率密度水平。

2)循環(huán)壽命長。經(jīng)過幾秒鐘50萬到100萬次的高速深度充放電循環(huán)后，超級(jí)電容器的特性變化不大，容量和內(nèi)阻僅下降10%～20%

3)工作溫限寬。由于低溫下超級(jí)電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，其容量變化遠(yuǎn)小于電池。商用超級(jí)電容器的工作溫度范圍可以達(dá)到-40℃至80℃之間。

4)免維護(hù)。超級(jí)電容器充放電效率高，對(duì)過充過放有一定的耐受能力，可以穩(wěn)定反復(fù)充放電，理論上不需要維護(hù)。

5)綠色環(huán)保。超級(jí)電容是一種新型環(huán)保電源，因?yàn)樗谏a(chǎn)過程中不使用重金屬和其他有害化學(xué)物質(zhì)，并且壽命長。

對(duì)于超級(jí)電容器，根據(jù)內(nèi)容不同有不同的分類方法。

首先，根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)制的不同，超級(jí)電容器可以分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要通過電極表面吸附純靜電荷產(chǎn)生儲(chǔ)能。法拉第準(zhǔn)電容主要是通過法拉第準(zhǔn)電容的活性電極材料（例如過渡金屬氧化物和高分子聚合物）表面及其附近的可逆氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換。

其次，根據(jù)電解液的種類，可以分為水性超級(jí)電容器和有機(jī)超級(jí)電容器兩大類。

另外，根據(jù)活性物質(zhì)種類是否相同，可分為對(duì)稱超級(jí)電容器和非對(duì)稱超級(jí)電容器。

最后，根據(jù)電解質(zhì)的狀態(tài)形態(tài)，超級(jí)電容器可分為固體電解質(zhì)超級(jí)電容器和液體電解質(zhì)超級(jí)電容器。

1)壽命：如果超級(jí)電容器的內(nèi)阻增大，在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)，容量減小J，其有效使用時(shí)間可以延長，一般與第四條規(guī)定的其特性有關(guān)。影響壽命的是主動(dòng)干涸、內(nèi)阻增大，電能儲(chǔ)存量下降到63.2%稱為壽命終結(jié)。

2)電壓：超級(jí)電容有一個(gè)推薦電壓，最佳工作電壓為 如果工作電壓高于推薦電壓，電容器的使用壽命會(huì)縮短，但電容器可以長時(shí)間工作在超高電壓狀態(tài)，電容器內(nèi)部的活性炭會(huì)分解成氣體，有利于儲(chǔ)存電能，但不能超過推薦電壓的1.3倍，否則超級(jí)電容會(huì)因超高壓而損壞。

3)溫度：超級(jí)電容器的正常工作溫度為-40~70℃。溫度和電壓是影響超級(jí)電容器壽命的重要因素。溫度每升高5℃，電容器的壽命將減少10%在低溫下，如果提高電容器的工作電壓，電容器的內(nèi)阻不會(huì)增加，可以提高電容器的使用效率。

4)放電：在脈沖充電技術(shù)中，電容器的內(nèi)阻是一個(gè)重要因素；在小電流放電中，容量是一個(gè)重要因素。

5)充電：電容充電有很多方式，比如恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。充電過程中，在電容電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，會(huì)降低充電電流，提高電池的使用壽命。

使用超級(jí)電容器的注意事項(xiàng)包括：

1)超級(jí)電容器具有固定的極性。使用前，應(yīng)確認(rèn)極性。

2)超級(jí)電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用。當(dāng)電容器電壓超過標(biāo)稱電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電解液分解，同時(shí)電容器發(fā)熱，容量降低，內(nèi)阻增大，壽命縮短。

3)超級(jí)電容不能用于高頻充放電電路。高頻快速充放電會(huì)導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增大。

4)環(huán)境溫度對(duì)超級(jí)電容器的壽命有重要影響。因此，超級(jí)電容器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離熱源。

5)當(dāng)超級(jí)電容作為備用電源時(shí)，由于其內(nèi)阻較大，在放電瞬間會(huì)有電壓降。

6)超級(jí)電容器的相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%或者在含有有毒氣體的環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線和電容器外殼腐蝕，造成開路。

7)超級(jí)電容器不能放在高溫下、在高濕度環(huán)境下，溫度要盡可能高-30～50℃、相對(duì)濕度小于60%儲(chǔ)存在的環(huán)境中，并應(yīng)避免溫度突然上升和下降，因?yàn)檫@將導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

8)超級(jí)電容在雙面電路板上使用時(shí)，需要注意的是連接不能穿過電容能到達(dá)的地方，因?yàn)槌?jí)電容的安裝方式，會(huì)導(dǎo)致短路。

9)在電路板上焊接電容器時(shí)，電容器外殼不能接觸電路板，否則焊料會(huì)滲入電容器穿線孔，影響電容器的性能。

10)超級(jí)電容器安裝后，不要強(qiáng)行傾斜或扭曲電容器，這會(huì)導(dǎo)致電容器引線松動(dòng)，導(dǎo)致性能惡化。

11)焊接時(shí)避免電容器過熱。如果電容器在焊接過程中過熱，將會(huì)降低電容器的使用壽命。

12)電容器焊接后，需要清洗電路板和電容器，因?yàn)橐恍╇s質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致電容器短路。

13)當(dāng)超級(jí)電容器串聯(lián)使用時(shí)，存在單個(gè)電容器之間的電壓平衡問題簡單的串聯(lián)會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或幾個(gè)單個(gè)電容過壓，損壞這些電容，影響整體性能所以串聯(lián)使用電容時(shí)，需要廠家的技術(shù)支持。

14)如果超級(jí)電容器在使用過程中有其他應(yīng)用問題，應(yīng)咨詢廠家或參考超級(jí)電容器使用說明書中的相關(guān)技術(shù)資料。