原理

  超級電容器是通過電極與電解質(zhì)之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件。當(dāng)電極與電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定和符號相的雙層電荷，稱其為界面雙層。把雙電層超級電容看成是懸在電解質(zhì)中的2個非活性多孔板，電壓加載到2個板上。加在正極板上的電勢吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，從而在兩電極的表面形成了一個雙電層電容器。雙電層電容器根據(jù)電極材料的不同，可以分為碳電極雙層超級電容器、金屬氧化物電極超級電容器和有機聚合物電極超級電容器。

  特點

  與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現(xiàn)在：

  (1)功率密度高?？蛇_102～104 W/kg，遠高于蓄電池的功率密度水平。

  (2)循環(huán)壽命長。在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很小，容量和內(nèi)阻僅降低10%～20%。

  (3)工作溫限寬。由于在低溫狀態(tài)下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠小于蓄電池。商業(yè)化超級電容器的工作溫度范圍可達-40℃～+80℃。

  (4)免維護。超級電容器充放電效率高，過充電和過放電有一定的承受能力，可穩(wěn)定地復(fù)充放電，在理論上是不需要進行維護的。

  (5)綠色環(huán)保。超級電容器在生產(chǎn)過程中不使用重金屬和其他有害的化學(xué)物質(zhì)，且自身壽命較長，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源。

  分類

  于超級電容器來說，依據(jù)不同的內(nèi)容可有不同的分類方法。

  首先，根據(jù)不同的儲能機理，可將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進行吸附來產(chǎn)生存儲能量。法拉第準(zhǔn)電容器主要是通過法拉第準(zhǔn)電容活性電極材料(如過渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發(fā)生可逆的氧化還原應(yīng)產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容，從而實現(xiàn)能量的存儲與轉(zhuǎn)換。

  其次，根據(jù)電解液種類可分為水系超級電容器和有機系超級電容器兩大類。

  此外，根據(jù)活性材料的類型是否相同，可分為稱超級電容器和非稱超級電容器。

  {zh1}，根據(jù)電解液的狀態(tài)形式，又可將超級電容器分為固體電解質(zhì)超級電容器和液體電解質(zhì)超級電容器兩大類。

  主要參數(shù)

  1)壽命：超級電容器的內(nèi)阻增加，則容量降低j在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)，它的有效使用時間是可以延長的，一般跟它的特點第4條所規(guī)定的有關(guān)。影響壽命的是活性干涸、內(nèi)阻加大，存儲電能能力下降至63.2%稱為壽命終結(jié)。

  2)電壓：超級電容器有一個推薦電壓和一個{zj0}工作電壓 如果使用電壓高于推薦電壓，將縮短電容器的壽命，但是電容器能連續(xù)長期工作在過高壓狀態(tài)下，電容器內(nèi)部的活性炭將分解形成氣體，有利存儲電能，但不能超過推薦電壓的1.3倍，否則將會因電壓超高而損壞超級電容器。

  3)溫度：超級電容器的正常操作溫度是-40~70℃。溫度與電壓是影響超級電容器壽命的重要因素。溫度每升高5℃，電容器的壽命將下降10%。在低溫下，提高電容器的工作電壓，電容器的內(nèi)阻不會上升，可提高電容器的使用效率。

  4)放電：在脈沖充電技術(shù)里，電容內(nèi)阻是重要因素;在小電流放電中，容量又是重要因素。

  5)充電：電容充電有多種方式，如恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。在充電過程中，在電容回路串接一只電阻，將降低充電電流，提高電池的使用壽命。

  使用注意

  超級電容器使用的注意事項包括：

  1)超級電容器具有固定的極性。在使用前，應(yīng)確認極性。

  2)超級電容器應(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，將會導(dǎo)致電解液分解，同時電容器會發(fā)熱，容量下降，而且內(nèi)阻增加，壽命縮短。

  3)超級電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中。高頻率的快速充放電會導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱，容量衰減，內(nèi)阻增加。

  4)外界環(huán)境溫度于超級電容器的壽命有著重要的影響。因此超級電容器應(yīng)盡量遠離熱源。

  5)當(dāng)超級電容器被用做后備電源時，由于超級電容器具有內(nèi)阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降。

  6)超級電容器不可處于相對濕度大于85%或含有有害氣體的環(huán)境中，這些環(huán)境下會導(dǎo)致引線及電容器殼體腐蝕，引起斷路。

  7)超級電容器不能置于高溫、高濕的環(huán)境中，應(yīng)盡量在溫度-30～50℃、相對濕度小于60%的環(huán)境下儲存，且應(yīng)避免溫度驟升驟降，因為這樣會導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

  8)當(dāng)超級電容器用于雙面電路板上，需要注意連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方，由于超級電容器的安裝方式，會導(dǎo)致短路現(xiàn)象。

  9)當(dāng)把電容器焊接在線路板上時，不可將電容器殼體接觸到線路板上，不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內(nèi)，電容器性能產(chǎn)生影響。

  10)安裝超級電容器后，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導(dǎo)致電容器引線松動，導(dǎo)致性能劣化。

  11)在焊接過程中應(yīng)避免使電容器過熱。若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會降低電容器的使用壽命。

  12)在電容器焊接后，需要清洗線路板及電容器，因為某些雜質(zhì)可能會導(dǎo)致電容器短路。

  13)當(dāng)超級電容器串聯(lián)使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯(lián)會導(dǎo)致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，因此在電容器串聯(lián)使用時，需得到廠家的技術(shù)支持。

  14)在使用超級電容器的過程中出現(xiàn)其他應(yīng)用上的問題，應(yīng)向生產(chǎn)廠家咨詢或參考超級電容器使用說明的相關(guān)技術(shù)資料。