超级电容器

超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能器件具有电容器快速充放电和电池储能的特点。它也可以被称为大容量电容器、双电层电容器、黄金电容、法拉电容等。

超级电容器

超级电容器由电极组成、电解质和隔膜成分。与传统的电容器和电池相比，超级电容器具有明显的优势，如更高的功率密度更高的充电效率和免维护、环保、更换成本较低。

超级电容器是一种通过电极和电解质之间形成的界面双电层来储存能量的新型元件。当电极与电解质接触时，由于库仑力、分子间力和原子间力使固液界面出现稳定且相反的双层电荷，称为界面双层。双电层超级电容器被视为悬浮在电解质中的两个非活性多孔板，电压施加在两个板上。施加于正极板的电势吸引电解液中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两个电极的表面上形成双电层电容器。双电层电容器根据电极材料不同可分为碳电极双电层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

与蓄电池和传统的物理电容器相比，超级电容器具有以下特点：

1)功率密度高。高达102 ~ 1043356 w/Kg，远远高于电池的功率密度水平。

2)循环寿命长。经过几秒钟50万到100万次的高速深度充放电循环后，超级电容器的特性变化不大，容量和内阻仅下降10%～20%

3)工作温限宽。由于低温下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，其容量变化远小于电池。商用超级电容器的工作温度范围可以达到-40℃至80℃之间。

4)免维护。超级电容器充放电效率高，对过充过放有一定的耐受能力，可以稳定反复充放电，理论上不需要维护。

5)绿色环保。超级电容是一种新型环保电源，因为它在生产过程中不使用重金属和其他有害化学物质，并且寿命长。

对于超级电容器，根据内容不同有不同的分类方法。

首先，根据储能机制的不同，超级电容器可以分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要通过电极表面吸附纯静电荷产生储能。法拉第准电容主要是通过法拉第准电容的活性电极材料（例如过渡金属氧化物和高分子聚合物）表面及其附近的可逆氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现能量的储存和转换。

其次，根据电解液的种类，可以分为水性超级电容器和有机超级电容器两大类。

另外，根据活性物质种类是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。

最后，根据电解质的状态形态，超级电容器可分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器。

1)寿命：如果超级电容器的内阻增大，在规定的参数范围内，容量减小J，其有效使用时间可以延长，一般与第四条规定的其特性有关。影响寿命的是主动干涸、内阻增大，电能储存量下降到63.2%称为寿命终结。

2)电压：超级电容有一个推荐电压，最佳工作电压为 如果工作电压高于推荐电压，电容器的使用寿命会缩短，但电容器可以长时间工作在超高电压状态，电容器内部的活性炭会分解成气体，有利于储存电能，但不能超过推荐电压的1.3倍，否则超级电容会因超高压而损坏。

3)温度：超级电容器的正常工作温度为-40~70℃。温度和电压是影响超级电容器寿命的重要因素。温度每升高5℃，电容器的寿命将减少10%在低温下，如果提高电容器的工作电压，电容器的内阻不会增加，可以提高电容器的使用效率。

4)放电：在脉冲充电技术中，电容器的内阻是一个重要因素；在小电流放电中，容量是一个重要因素。

5)充电：电容充电有很多方式，比如恒流充电、恒压充电、脉冲充电等。充电过程中，在电容电路中串联一个电阻，会降低充电电流，提高电池的使用寿命。

使用超级电容器的注意事项包括：

1)超级电容器具有固定的极性。使用前，应确认极性。

2)超级电容器应在标称电压下使用。当电容器电压超过标称电压时，会导致电解液分解，同时电容器发热，容量降低，内阻增大，寿命缩短。

3)超级电容不能用于高频充放电电路。高频快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增大。

4)环境温度对超级电容器的寿命有重要影响。因此，超级电容器应尽可能远离热源。

5)当超级电容作为备用电源时，由于其内阻较大，在放电瞬间会有电压降。

6)超级电容器的相对湿度不应大于85%或者在含有有毒气体的环境中，会导致导线和电容器外壳腐蚀，造成开路。

7)超级电容器不能放在高温下、在高湿度环境下，温度要尽可能高-30～50℃、相对湿度小于60%储存在的环境中，并应避免温度突然上升和下降，因为这将导致产品损坏。

8)超级电容在双面电路板上使用时，需要注意的是连接不能穿过电容能到达的地方，因为超级电容的安装方式，会导致短路。

9)在电路板上焊接电容器时，电容器外壳不能接触电路板，否则焊料会渗入电容器穿线孔，影响电容器的性能。

10)超级电容器安装后，不要强行倾斜或扭曲电容器，这会导致电容器引线松动，导致性能恶化。

11)焊接时避免电容器过热。如果电容器在焊接过程中过热，将会降低电容器的使用寿命。

12)电容器焊接后，需要清洗电路板和电容器，因为一些杂质可能会导致电容器短路。

13)当超级电容器串联使用时，存在单个电容器之间的电压平衡问题简单的串联会导致一个或几个单个电容过压，损坏这些电容，影响整体性能所以串联使用电容时，需要厂家的技术支持。

14)如果超级电容器在使用过程中有其他应用问题，应咨询厂家或参考超级电容器使用说明书中的相关技术资料。