鋰離子電容器:一種有效的EDLC更換

2020-11-22 電子產品世界

個公認的能源解決方案，傳統的雙電層電容器(EDLC)具有與自放電特性，能量密度，可靠性，壽命和散熱設計許多著名的弊端。太陽誘電鋰離子電容器克服這些問題，並且是一個有效的替代品的EDLC。鋰離子電容器是混合電容，顯示了EDLC和鋰離子二次電池(LIB)的最佳特性。雙電層電容器首先在日本20世紀70年代創建的，並開始出現在20世紀90年代各種家電。自2000年代，它們已被用於在行動電話和數位相機。雙電層電容器通常用於防止突發性瞬時下降或電力中斷。他們可以在瞬間輸出大量的功率，而一個電池不能。它們經常被用作後備電源在伺服器和存儲設備的集成電路，處理器，存儲器等等。同時的EDLC旨在是備用電源，常規的EDLC患有這種現象被稱為自放電，其中該電容器會逐漸失去它的電荷隨著時間的推移。自放電可以在暴露於高溫環境中發生得更快。極低的自放電鋰離子電容器，即使在高熱量環境下，保證了持久的費用。此外，鋰離子電容器具有熱失控的危險。沒有額外的熱設計的考慮，有一個鋰離子電容器進行設計時空間或組件是必要的。使用鋰離子電容器的穩步增長。他們越來越多地依賴於作為補充電源製造和醫療設備，甚至瞬間電壓降可能是至關重要的。它們用來補償不平衡電壓等級的太陽能電池板，甚至在小型設備的主要動力源。最顯著，鋰離子電容器正在成為在伺服器和其他設備電源中斷一個優選的備份解決方案。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/387125.htm

原理與鋰離子電容器的特點相比，雙電層電容器

鋰離子電容器是使用碳系材料作為能與鋰摻雜在負極混合電容器。正如在常規的EDLC，他們使用的活性炭用於正極。

圖1：鋰離子電容器construction.Metallic鋰，電連接到負電極，形成在同一時間作為電解液的浸入局部電池。然後，鋰離子的摻雜開始於在負極的碳基材料。一旦摻雜完成後，鋰離子電容器的初始電壓降低到小於或等於3V作為負電極的電勢幾乎匹配鋰。因此，相對於充電/放電的常規的EDLC的電勢，一個較高的電壓，可以通過使用鋰離子電容器未經高電位在正電極，這導致在鋰離子電容器改進的可靠性得到。

圖2：EDLC VS鋰離子自放電特性。

自放電特性

鋰離子電容器中的一個主要特徵是其優良'的自放電特性「，由預嵌入鋰的啟用到負電極以穩定負電極的電位。圖3顯示了圓筒式40法拉鋰離子電容器充電24小時，在3.8V時在25℃和一個溫度那些對稱型雙電層電容器，其電容是類似於鋰離子電容器的自放電特性。正如圖2所示，對稱型EDLC具有大的自放電。一個月25℃下後，其電壓下降到80%的初始電壓。與此相反，在鋰離子電容器示出好得多的自放電。它可保持在3.7 V，即使100天電壓後25攝氏度的溫度下。

圖3：類似40法拉鋰離子電池和超級電容器裝置自放電。

浮充電特性

一個圓柱型的浮動充電特性(連續充電)鋰離子電容器和對稱的EDLC其電容是70℃的溫度下幾乎類似的鋰離子電容器示於圖4中的一個的鋰離子電容器的特性是即使以高電壓充電的3.8伏，電容器可以降低在正電極的潛力低於常規對稱的EDLC，其阻止了它們浮動充電的惡化，使它們高度可靠的。

圖4：浮法類似的鋰離子電池和超級電容器裝置的充電特性在70℃。此外，在充電3.5V，一個圓柱型鋰離子電容器85℃的高溫下的浮動充電特性(連續充電)示出了具有約80%的保持甚至5,000個小時後，將初始電壓的良好的結果。

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