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什么是超級電容器?

發(fā)布時間:2019-08-13| 發(fā)布者: admin

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(chǎn)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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

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(zhì)。相反,它使用在固體(電極)和液體(電解質(zhì))的界面處形成的“雙電層”。

1表示超級電容器的結(jié)構(gòu)。典型的超級電容器由電極和電解質(zhì)(包括電解質(zhì)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(zhì)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(cè)的負離子和空位以及負電極側(cè)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(tài)(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(yōu)異的充放電循環(huán)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?qū)崿F(xiàn)非常高的電容。

1.超級電容器(EDLC)的結(jié)構(gòu)

超級電容器有多種基本形狀和結(jié)構(gòu),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。

2.超級電容器形狀

2-2。村田超級電容器的特點

2-21)。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,5V470mF)與電池和傳統(tǒng)超級電容器相比,可實現(xiàn)高電流,高功率輸入和輸出。

優(yōu)異的充放電循環(huán)壽命

2-1中所述,由于充電/放電機構(gòu)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(tǒng)的優(yōu)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2-23)。

2-22)。與其他電容器和電池的比較

3描述了超級電容器與其他電容器技術(shù)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(shù)相比,我們的超級電容器具有非常高的電容,范圍從數(shù)百mF到超過1F

3.與超級電容器(EDLC)比較的村田電容器技術(shù)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。

4.功率密度和能量密度的比較

2-23)。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(tǒng)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。

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(fā)生的另一個問題是由于電解質(zhì)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(qū)域滲透到包裝內(nèi)部,村田制作所的超級電容器設計有較小的密封區(qū)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(qū)域設計還用于防止導致干涸故障的電解質(zhì)蒸發(fā)。與傳統(tǒng)的超級電容器相比,這提供了非常高的可靠性。

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(jié)

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。

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