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超级电容器是传统电容的升级

2016-11-16 11:52| 编辑:电工学习网| 查看: 5873| 评论: 0

  平板电容器是由两个彼此绝缘的金属电极板组成,电容量与电极板的面积成正比,与电极板之间的间隙大小成反比。超级电容的结构类似于平板电容,其电极为多孔碳基材料,该材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达几千平方米,而电容电荷分隔的距离由电解质 中的离子大小决定。巨大的表面积加上电荷间极小的距离,使得超级电容具有很大的容量,超级电容单体的容量可从1法拉至几千法拉不等。
  与传统电池相比,超级电容具有许多优点:充电速度快,10秒~10分钟即可充至其额定容量的95%以上;功率密度达(102~104)W/kg,是锂电池的10倍左右;大电流放电能力强;循环使用次数达10~50万次,寿命长;安全系数高,长期使用免维护。但与主流硫电池相比仍面临成本高、能量密度低的劣势。


  在某些应用中,超级电容是电池的替代品;还 有一些应用中,超级电容为电池提供支持。有些情况下,超级电容可能无法存储足够的能量,此时就有必要使用电池了。例如,当环境能源(例如太阳)为间歇式 时,如在夜间,则存储的能量不仅要用于提供峰值功率,而且还要支撑应用更长的时间。
  如果所需峰值功率超过了电池可以提供的量(如在低温下做GSM呼叫或小 功率传输),则电池可以用小功率为超级电容充电,而超级电容来提供大的脉冲功率。这种结构还意味着电池永远不会深度循环,从而延长了电池寿命。超级电容存 储物理电荷,而不是像电池那样的化学反应,因此超级电容实际有无限的循环寿命。
  当超级电容从一只电池充电来提供峰值功率脉冲 时,各个脉冲之间存在着一个重要的间隔,如果脉冲相距过近,则让超级电容总是处于充电状态会更有效率。但如果脉冲间距不太近,则能效更高的办法是在峰值功 率事件以前为超级电容充电。
  这个间隔取决于多种因素,包括超级电容在达到均衡泄漏电流以前吸纳的电容、超级电容的自放电特性,以及电路为了提供给峰值功率 事件而从超级电容拉出的电荷。只有当你预先知道峰值功率事件的来临时间,这种选择才是有效的,而不能用于对不可预测事件的反应,如电池失效或外部刺激。

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