超級(jí)電容的原理
超級(jí)電容中沒(méi)有類似陶瓷電容器和電解電容器的電介質(zhì)，而是利用固體（電極）和液體（電解液）的界面形成的電氣雙層來(lái)代替電介質(zhì)。容量的大小與在界面形成的電氣雙層成正比。因此電極通過(guò)利用比表面積的大活性炭來(lái)實(shí)現(xiàn)大容量。基本構(gòu)造是通過(guò)電解液填滿相互對(duì)立的正負(fù)電極構(gòu)造。如圖一所示。
超級(jí)電容的構(gòu)造
超級(jí)電容利用電解液中離子對(duì)電極表面的吸附·脫離來(lái)充放電。在相向而行的電極上施加使電解液不發(fā)生電氣分解程度的電壓，電解液中的離子受電極表面吸附，儲(chǔ)存對(duì)象是與之相對(duì)的電荷（電子和空孔）。將這種離子和電子/離子和空孔相對(duì)排列的狀態(tài)稱為超級(jí)電容。如圖二所示。
超級(jí)電容的制程
一般來(lái)說(shuō)，超級(jí)電容由正極電極、負(fù)極電極、電解液（以及電解質(zhì)鹽），和防止由于接觸與之反向的電極造成短路的分離器構(gòu)成，電極由集電體上涂抹活性炭粉末構(gòu)成。具體由特質(zhì)碳粉涂抹在鋁薄膜兩面經(jīng)過(guò)涂層，隔離、充液、封邊、密封、測(cè)試等工藝構(gòu)成，如圖三所示。
超級(jí)電容與電池的性能比較
超級(jí)電容為功率型元件， 擁有充放電時(shí)間短，功率密度大，循環(huán)使用壽命大，工作溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而電池為能量型器件，其相對(duì)于超級(jí)電容除單位質(zhì)量?jī)?chǔ)存的能量大之外，在充電時(shí)間，充放電循環(huán)次數(shù)及工作范圍等參數(shù)均不及超級(jí)電容。具體對(duì)比如圖四所示。
超級(jí)電容的分類
超級(jí)電容按照形狀可分為紐扣形、方塊形、柱狀插件形、牛角形和模組形。
如何使用超級(jí)電容
超級(jí)電容可用于以下的目標(biāo)應(yīng)用：
汽車工業(yè)：
- 電子板穩(wěn)定、啟動(dòng)/停止
- X-by-wire功能、E-turbo
- EV、HEV支持
交通運(yùn)輸：
- 混合動(dòng)力公交車
- 軌道電壓穩(wěn)定和推進(jìn)系統(tǒng)
電網(wǎng)及可更生能源：
- 風(fēng)力渦輪機(jī)槳距系統(tǒng)
- 電網(wǎng)儲(chǔ)能/智能計(jì)量
- UPS
工業(yè)
- 電梯
- 起重機(jī)，跨運(yùn)車
- 執(zhí)行器
總的來(lái)說(shuō)，有意在這些用例中使用超級(jí)電容的開(kāi)發(fā)人員，若要在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮這些元件的效益來(lái)達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)便要考慮超級(jí)電容產(chǎn)品在實(shí)際工作時(shí)的特性，包括：
o電容范圍：0.1F-10000F
o高充電/放電電流（高達(dá)數(shù)百A）
o快速充電/放電循環(huán)（僅幾秒鐘）
o使用壽命長(zhǎng)（超過(guò)100萬(wàn)次循環(huán)）
o寬工作溫度范圍（-40°C至+ 85°C）
下面兩個(gè)范例具體說(shuō)明了把超級(jí)電容用于不同應(yīng)用的具體情況。
范例一：作為主電源停電及關(guān)斷期間的后備用電源：
在關(guān)機(jī)及更換電源時(shí)，隨機(jī)存儲(chǔ)器中的信息、時(shí)鐘等記憶信息需要用備用電源來(lái)維持。在這種情況下，采用超級(jí)電容可保護(hù)這些信息，保護(hù)時(shí)間可根據(jù)電路條件和超級(jí)電容的容量達(dá)到幾分鐘到幾個(gè)月不等。斷電后待機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于電路本身功耗 ，主要應(yīng)用于智能水，電，氣表，無(wú)線通信與消費(fèi)電子，家電和玩家等。
范例二：在其新能源汽車與再生系統(tǒng)提供瞬時(shí)大功率與能量回收：
當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)中仍有運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。為了使能源快速回收，一般用蓄電池來(lái)回收它，但由于頻繁的快速充電降低了蓄電池的使用壽命。而使用超級(jí)電容幾乎能夠?qū)⒛茉唇?00%地快速回收，然后再向負(fù)載及電池輸送電能，以實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。同時(shí)，由于法拉電容具較大的放電功率，因此在汽車起動(dòng)和加速過(guò)程中可使蓄電池的壽命延長(zhǎng)，并使組數(shù)減少，從而減輕車體自身重量。
在負(fù)載側(cè)有電動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置等強(qiáng)負(fù)載系統(tǒng)中，當(dāng)大負(fù)載突然起動(dòng)時(shí)，一般都需要一個(gè)很大的瞬間電流，這時(shí)，如果電源能量不足，電源電壓將瞬間下降，從而使控制電路產(chǎn)生誤操作，如果增大電源容量，對(duì)于平常不需大電流的工作場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，這顯然是一種浪費(fèi)。而在系統(tǒng)中增加大功率超級(jí)電容就可用較小容量的電源刷驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。這就是超級(jí)電容主要用途之一。
儒卓力的超級(jí)電容產(chǎn)品線覆蓋廣，包含AVX、EATON(伊頓)、KORCHIP、Panasonic(松下)、SAMWHA(三和)、sech。
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