超級(jí)電容，看起來(lái)像真的相同的可充電電池

由于超級(jí)電容器可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存大量電能，因此它的性能更像電池，而不是標(biāo)準(zhǔn)的電容器。事實(shí)上，隨著技術(shù)的發(fā)展，它們將取代可充電電池，用于從電腦、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話到其他手持設(shè)備等一系列產(chǎn)品中。

什么是超級(jí)電容器?

簡(jiǎn)單地說(shuō)，超級(jí)電容器是一個(gè)非常大的極化電解電容器。大在這里指的是容量，而不是物理標(biāo)準(zhǔn)。

事實(shí)上，關(guān)于一個(gè)典型的電解電容器，容量和/或電壓越大，封裝越大。電解電容器的電容量通常為微法拉級(jí)，范圍從0.1uf到1F左右，電壓標(biāo)稱值可達(dá)1kVdc。一般情況下，額定電壓越高，電容越小，電容越大，封裝越大，工作電壓可能降低。

這些規(guī)則基本上也適用于超級(jí)電容器。該超級(jí)電容的容量超過(guò)1F，工作電壓范圍在1.5v到160V甚至更高。隨著電容和電壓的增大，體積也增大。

早期的超級(jí)電容器容量在幾十法拉左右，體積較大，重要用于大型電源。在消費(fèi)電子產(chǎn)品中，具有低電壓操作能力的小型超級(jí)電容器常被用作短時(shí)間備用電源。

雖然超級(jí)電容器和電解電容器有很大的相似之處，但在電氣功能和物理標(biāo)準(zhǔn)上也有很大的不同。例如，一個(gè)典型的10uF、25Vdc額定電壓的電解電容器標(biāo)準(zhǔn)可能略小于甚至等于1F到10F、2.7Vdc的超級(jí)電容器。隨著最近技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)一個(gè)超級(jí)電容的工作電壓提高到25Vdc時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)新增了不到一倍，根據(jù)不同的應(yīng)用，電壓的變化可能并不顯著。

2.分析超級(jí)電容

原則上，我們可以把超級(jí)電容想象成可充電電池。它可以儲(chǔ)存與其容量成比例的電荷，并在要放電時(shí)將其釋放。超級(jí)電容器和電解電容器最大的差別是它的雙層結(jié)構(gòu)，可以獲得更高的容量。

標(biāo)準(zhǔn)電容器的結(jié)構(gòu)是由介電層夾在金屬板上的兩個(gè)電極之間構(gòu)成的(圖1)。根據(jù)電容器的類型，介電層可以是氧化鋁、鉭四氧化二鉭、氧化鈦鋇或聚丙烯聚酯。不同的材料決定了不同的容量和電壓特性(圖2)。電介質(zhì)的數(shù)量和極板之間的距離也會(huì)影響電容。然而，極板之間的最大允許距離限制了電介質(zhì)的數(shù)量。

在這種單層結(jié)構(gòu)中，通?？梢酝ㄟ^(guò)新增電介質(zhì)的數(shù)量來(lái)提高容量。有三種方法:新增包裝寬度和板材標(biāo)準(zhǔn)，新增包裝長(zhǎng)度和板材距離，或兩種方法的結(jié)合。這三家公司都將生產(chǎn)更大的電容器，這是必須做出的提高電容器容量的承諾。

雙層電容,因?yàn)樗鼈兪且阎?解決這個(gè)問題通過(guò)添加第二介電層在相同的包中,可以與第一層兩端的中央絕緣子(圖3)。EDLC還使用無(wú)孔介質(zhì)如活性炭、碳納米管,碳黑色凝膠,導(dǎo)電聚合物,具有更高的存儲(chǔ)容量比標(biāo)準(zhǔn)電解材料。這種額定層和更加有效的介電材料的組合可以提高電容近4個(gè)數(shù)量級(jí)。

然而，在作為介電材料來(lái)源的超級(jí)電容器中，電壓是薄弱環(huán)節(jié)。電介質(zhì)在EDLC中非常薄，只要納米量級(jí)，就可以出現(xiàn)較大的表面積，進(jìn)而構(gòu)成較大的容量。然而，這些非常薄的層不具有傳統(tǒng)電介質(zhì)的絕緣特性，因此要較低的工作電壓。

3.使用超級(jí)電容

與標(biāo)準(zhǔn)電容器和電池相比，EDLC的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)使其成為一個(gè)理想的選擇。這些優(yōu)點(diǎn)包括:充放電時(shí)間比可充電電池多，實(shí)際功率高達(dá)98%，內(nèi)阻低，功率輸出大，熱性能好，比電池和標(biāo)準(zhǔn)電容器有更好的安全裕度。

與所有類型的電池不同，EDLC沒有特殊的加工要求，因此在整個(gè)使用壽命中都是環(huán)保的。超級(jí)電容曾經(jīng)又大又笨重，現(xiàn)在已經(jīng)有了一系列的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，適用于幾乎所有的應(yīng)用程序和幾乎所有的預(yù)算。