一、簡介

近年來，除了多層陶瓷電容器之外，村田制作所還推出了新型電容器，以便為更多應用提供解決方案。兩個特定產品是其聚合物鋁電解電容器，它是在前一篇文章中介紹的，以及超級電容器（也稱為EDLC，電氣雙層電容器，用于學術用語），我們在此介紹。

在第1部分中，我們將介紹我們的超級電容器，描述它們的結構和特性，并注意它們與其他電容器和電池的比較。

二、什么是超級電容？

2-1。超級電容器的結構

與陶瓷電容器或電解電容器不同，超級電容器（EDLC）不具有電介質。相反，它使用在固體（電極）和液體（電解質）的界面處形成的“雙電層”。

圖1表示超級電容器的結構。典型的超級電容器由電極和電解質（包括電解質鹽）和隔板（以防止正極和負極之間的接觸）組成。電極位于集電器上并涂有活性炭粉末。

在活性炭粉末與電解質接觸的每個界面處形成雙電層。當對超級電容器充電時，正電極側的負離子和空位以及負電極側的正離子和電子布置在界面上。這種離子和電子的排列狀態（空位）稱為“雙電層”。

因為該層是由離子的物理運動形成的，所以不存在與電池一樣的化學反應。這使超級電容器具有優異的充放電循環壽命。在電極上使用活性炭的原因是增加其表面積。活性炭表面上的非常細的孔大大增加了電極的表面積。由于表面積越大，可以存儲的電荷越大，超級電容器能夠實現非常高的電容。

圖1.超級電容器（EDLC）的結構

超級電容器有多種基本形狀和結構，如圖2所示。我們的超級電容器是層壓型。下面我們將解釋這與其他形狀的比較。

圖2.超級電容器形狀

2-2。村田超級電容器的特點

2-2（1）。我們的超級電容器的主要特點

小巧纖薄的封裝（從LWT開始：14.0mm×21.0mm×3.2mm）低ESR！高功率，高電容（DMF系列示例：45mΩ，5V，470mF）與電池和傳統超級電容器相比，可實現高電流，高功率輸入和輸出。

優異的充放電循環壽命

如2-1中所述，由于充電/放電機構不涉及化學反應，因此可以充電和放電超過100,000次。

高可靠性

由于我們出色的封裝密封和電化學系統的優化，與其他超級電容器相比，性能降低很少。有關詳細信息，請參閱2-2（3）。

2-2（2）。與其他電容器和電池的比較

圖3描述了超級電容器與其他電容器技術的比較，橫軸表示電容，縱軸表示額定電壓。陶瓷電容器支持多種電壓，但電容最多為幾百μF。另一方面，與其他電容器技術相比，我們的超級電容器具有非常高的電容，范圍從數百mF到超過1F。

圖3.與超級電容器（EDLC）比較的村田電容器技術的電容和電壓。

接下來，我們將描述超級電容器與電解電容器和電池相比的能量和功率。在圖4中，橫軸上的能量密度表示可以存儲多少電荷，縱軸上的功率密度表示可以瞬間釋放多少電量。

電池可以存儲大量電量，但瞬間釋放的電量很小。相反，電解電容器可瞬間釋放大電荷，但可存儲的電荷很小。我們的超級電容器的性能介于兩者之間。也就是說，與其他電容器相比，它們的能量較高，而與電池相比，它們的功率較高。

圖4.功率密度和能量密度的比較

2-2（3）。與其他超級電容器的比較

有各種類型的超級電容器，如2-1中所述和圖2所示。圖5比較了每種形狀的超級電容器的放電性能，垂直軸上的放電電流和水平軸上的放電時間。硬幣型電容器的特征在于長而緩慢的電流涓流。這是傳統的超級電容器。在層壓型中，大電流瞬間流動。我們的超級電容器就是這種類型。氣缸類型介于兩者之間。換句話說，我們的超級電容器非常適合同時需要大量功率的應用。

圖5.各種超級電容器的放電性能比較

如前所述，我們的超級電容器具有高可靠性。通常，超級電容器遭受由外部濕氣引起的老化退化。發生的另一個問題是由于電解質干燥導致的失敗。村田制作所的超級電容器解決了這些問題。由于水分從密封區域滲透到包裝內部，村田制作所的超級電容器設計有較小的密封區域，以防止水分滲入（圖6）。

因此，與圓柱型超級電容器不同，它受到的水分損害很小。最小化的密封區域設計還用于防止導致干涸故障的電解質蒸發。與傳統的超級電容器相比，這提供了非常高的可靠性。

圖6.圓柱型超級電容器和Murata超級電容器的封裝和可靠性比較

    三.總結

我們的超級電容器采用小巧纖薄的封裝，可提供高功率和高能量。它們非常可靠，可用于各種應用。