既可以用作電容又可以用作電池,這就是超級電容

2020-12-05 大年君愛好電子

超級電容，對於在微電子領域可能遇到比較少，但是在汽車領域、UPS不間斷電源等領域遇到比較多，那麼這種超級電容超級之處在於什麼呢？這種電容又成為黃金電容、法拉電容、電化學電容等，最顯著的特點是儲能作用，但又不是簡單的儲能，它是一種介於普通電容器和電池之間的一種元器件，由於儲能的過程中沒有發生化學反應，因此這種電容充放電次達數十萬之多。

1、超級電容結構特點

超級電容器類似於普通電解電容，都有一個正極和一個負極，兩個電極之間有一層隔膜，在正負極和隔膜之間以電解液填充，可看出多孔化電極有更多的表面積去吸附電解液的電荷，因此容量可以達到很大。隔膜一般是纖維結構的電子絕緣材料，而電解液材料一般是根據引出電極材料選擇。如下圖

2、超級電容主要特點

①容量大

由於結構多孔化電極等特點，導致吸附電解液電荷增多，因此容量可以達到很大，容量一般大0.1F--5000F之間

②充電循環使用壽命長

超級電容充放電過程不會發生化學反應，因此充放電循環次數多大幾十萬次，甚至幾百萬次，遠遠大於普通電容壽命

③綠色環保

超級電容在製作過程當中，包括生產、運輸、儲存等過程可以做到不汙染環境，比普通電源更綠色、環保。

④耐低溫

超級電容耐溫性很好，最低達到-40℃，工作適應範圍一般-40℃～+70℃之間

⑤放電能力強

超級電容放電能力很強，放電電流可以達到很大，而且電流能量循環效率也很高，例如對於400F/2.7V超級電容放電能力可以達到10A，容量大一點的甚至達到上千安

⑥能量密度大

由於結構特殊，導致小面積也能達到很高容量，能量密度達200mW/g~5000mW/g

⑦耐壓小

超級電容耐壓值一般不是很大，基本上在1.6V~5.5V之間

3、超級電容應用

在汽車領域當中可以作為汽車的啟動電源，比傳統蓄電池電源性能好；在UPS不間斷電源當中，用超級電容器可以提供瞬時功率輸出，作為備用電源；作為雷射器脈衝能源以及其他設備儲能能源等

4、超級電容知名廠家

凱美能源、集星電子、奧威、SEIKO(精工)、高奇普、Maxweil、ELNA、NEC、松下等

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    >1、同樣體積下，超級電容的容量只有鉛酸電池的二十分之一，反過來，如果你想在車子上裝上同樣容量的超級電容，需要有20個電池那麼大的體積，當然實際上不可能完全按照這個標準去計算，畢竟如果真用超級電容，也用不著這麼大容量的，畢竟它充放電效率高，但是也要好多個電池那麼大的體積空間，這點是很難實現的。
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    >，這種電池具有非常顯著的特點，是比傳統電池更加強勢一種電池，優勢非常多，在許多方面的應用非常的多，比如說在新能源汽車、有軌電車等等，都可以見到超級電容電池的影子，可以這麼說，超級電容電池的出現以及發展，必將會帶來再次的工業革命，極大的提高某些方面的運作能力。
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    小編今天要給大家介紹的是超級電容。超級電容的優點介紹：簡介超級電容，又名電化學電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。它不同於傳統的化學電源，是一種介於傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程並不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反覆充放電數十萬次。
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    超級電容與傳統電池能快速存儲大量的能量並迅速釋放不同,例如,當火車進站制動時,超級電容可以儲存制動產生的能量,並當火車啟動需要大量能量時再提供給它。通常,能量儲存與電池和蓄電池相關,它們為電子設備提供能量。然而最近,在筆記本電腦、相機、智慧型手機或電動車中,超級電容的應用越來越多。超級電容與傳統電池能快速存儲大量的能量並迅速釋放不同,例如,當火車進站制動時,超級電容可以儲存制動產生的能量,並當火車啟動需要大量能量時再提供給它。
  • 超級電容測試及應用
    新型能源是當下的熱門研究領域，而超級電容作為介於電容器和電池之間的一種新型儲能器件，它既有電容器可以快速充放電的特點，又有電池的儲能機理。
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    去耦電容相當於電池，利用其充放電，使得放大後的信號不會因電流的突變而受幹擾。它的容量根據信號的頻率、抑制波紋程度而定，去藕電容就是起到一個「電池」的作用，滿足驅動電路電流的變化，避免相互間的耦合幹擾。下圖為去耦電容。
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    的測試平臺，通過該平臺可以對具有超級電容的電池、電池組進行充放電測試，並實時給出其電壓、電流、功率、容量、電池效率等多項參數。圖2為本文設計的超級電容電池測試開放平臺前面板圖。4 實驗驗證　　利用此測試平臺，可以針對超級電容電池進行一系列基於充放電的測試實驗，如超級電容電池的容量測試、效率分析。本文以對四個標稱為35Ah的電池組成的串聯電池組的容量測試實驗為例對測試平臺進行驗證。
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    超級電容充放電時間極短，功率密度跟循環次使用次數表現皆不錯，應用範圍遍及科研、能源供應與車輛，而 UCR 想再增加超級電容的吸引力，決定將塑料等廢棄物轉換成奈米材料，用塑料製成環保超級電容。過去 UCR 團隊一直都在挖掘海灘砂、玻璃瓶、兒童玩具的再利用用途，抑或是利用雙孢蘑菇等植物開發生質能源，UCR 電機工程教授 Mihri Ozkan 表示，預計 2040 年路上跑的車輛會有 30% 是電動車，將來電池材料會是一大挑戰，若電池或是儲能系統的原料能來自垃圾掩埋場的廢棄物或是塑料，不僅能降低成本，也可以讓製造過程更加永續。
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    同時新能源採集中，需要用到各類機械控制系統，以往這類系統的能源由電池提供，由於工作具有間歇性和瞬間強度大等特點，導致電池壽命大大降低。超級電容器由於充放電快，壽命長，特別適合這種應用場景，更可以減少頻繁更換電池帶來的人工和維護成本。
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