超级电容有哪些特点和优势

超级电容的特色和优势

随着社会经济的开展，人们关于绿色动力和生态环境越来越关注，超级电容器作为一种新式的储能器材,由于其无可代替的优越性，越来越遭到人们的注重。在一些需求高功率、高效率解决方案的设计中，工程师已开始选用超级电容器来替代传统的电池。

电池技能的缺陷

Li离子、NiMH等新式电池能够供给一个可靠的能量贮存方案，并且现已在许多领域中广泛运用。众所周知，化学电池是经过电化学反响，发生法拉第电荷转移来贮存电荷的，运用寿命较短，并且受温度影响较大，这也同样是选用铅酸电池（蓄电池）的设计者所面临的困难。同时，大电流会直接影响这些电池的寿命，因而，关于要求长寿命、高可靠性的某些应用，这些根据化学反响的电池就显出种种缺乏。

超级电容器的特色和优势

超级电容器的原理并非新技能，常见的超级电容器大多是双电层结构，同电解电容器比较，这种超级电容器能量密度和功率密度都十分高。同传统的电容器和二次电池比较，超级电容器贮存电荷的才能比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、运用温度规模宽、安全性高等特色。

除了能够快速充电和放电，超级电容器的另一个首要特色是低阻抗。所以，当一个超级电容器被全部放电时，它将表现出小电阻特性，假如没有限制，它会拽取可能的源电流。因而，必须选用恒流或恒压充电器。

１０年前，超级电容器每年只能卖出去很少的数量，并且价格很贵，大约１～２美元／法拉，现在，超级电容器现已作为标准产品大批量供给商场，价格也大大下降，均匀0.01～0.02美元／法拉。在最近几年中，超级电容器现已开始进入许多应用领域，如消费电子、工业和交通运输业等领域。

超级电容器的结构

尽管，现在全球已有许多家超级电容器生产商，能够供给许多品种的超级电容器产品，但大部分产品都是根据一种类似的双电层结构，超级电容器在结构上与电解电容器十分类似，它们的首要差异在于电极资料。

早期的超级电容器的电极选用碳，碳电极资料的表面积很大，电容的巨细取决于表面积和电极的间隔，这种碳电极的大表面积再加上很小的电极间隔，使超级电容器的容值能够十分大，大多数超级电容器能够做到法拉级，一般容值规模为1～5000F。

运用超级电容器

超级电容器具有广泛的用处。与燃料电池等高能量密度的物质相结合，超级电容器能供给快速的能量释放，满足高功率需求，然后使燃料电池能够仅作为能量源运用。现在，超级电容器的能量密度可高达20kW/kg，现已开始抢占传统电容器和电池之间的这部分商场。

在那些要求高可靠性而对能量要求不高的应用中，能够用超级电容器来替代电池，也能够将超级电容器和电池结合起来，应用在对能量要求很高的场合，然后能够选用体积更小、更经济的电池。

超级电容器的ESR值很低，然后能够输出大电流，也能够快速吸收大电流。同化学充电原理比较，超级电容器的工作原理使这种产品的性能更安稳，因而，超级电容器的运用寿命更长。关于像电动工具和玩具这种需求快速充电的设备来说，超级电容器无疑是一个很抱负的电源。

一些产品合适选用电池／超级电容器的混合体系，超级电容器的运用能够避免为了取得更多的能量而运用大体积的电池。如消费电子产品中的数码相机就是一个比如，超级电容器的运用使数码相机能够选用便宜的碱性电池（而不是运用昂贵的Li离子电池）。

超级电容器单元（cell）的额外电压规模为２.5～2.7V,因而，许多应用需求运用多个超级电容器单元。当串联这些单元时，设计工程师需求考虑单元之间的平衡和充电状况。

任何超级电容器都会在通电的状况下，经过内部并联电阻放电，这个放电电流就称为漏电流，它会影响超级电容器单元的自放电。同某些二级电池技能类似，超级电容器的电压在串联运用时需求平衡，由于存在漏电流，内部并联电阻的巨细将决议串联的超级电容器单元上的电压分配。当超级电容器上的电压安稳后，各个单元上的电压将跟着漏电流的不同而发生改变，而不是跟着容值不同而改变。漏电流越大，额外电压越小，反之，漏电流小，额外电压高。这是由于，漏电流会形成超级电容器单元放电，使电压下降，而这个电压会随后影响和它串联在一起的其他单元的电压（这里假定这些串连的单元都运用同一个稳定电压供电）。

为了补偿漏电流的改变，常选用的办法是，在每一个单元旁边并联一个电阻，来操控整个单元的漏电流。这种办法有效地下降了各单元之间相应并联电阻的改变。

另一个引荐运用的办法是自动单元平衡法（active cell-balancing），选用这种办法，每一个单元都会被自动监视，当有电压改变时，即进行相互平衡。这种办法能够下降单元上的任何额外负载，使工作效率更高。

假如电压超过单元的额外电压，将会缩短单元的运用寿命。关于高可靠性超级电容器来说，怎么保持电压在要求的规模内是要害的一点，必须操控充电电压，以确保它不能超过每个单元的额外电压。