超級電容器原理、分類及應用事項

有容乃大，普通電容器是儲存電能的元件，超級電容器（super capacitor）是什么黑科技？與普通電容器相比，超級電容器能儲存多少電能，還有哪些“超級”功能？

簡言之，超級電容器是能量儲存領域的一次革命，將在混合動力汽車、RAM、消費電子等領域取代傳統蓄電池，有效地節約能源并提高電池的使用壽命。

超級電容器是一種介于傳統電容器和充電之間的特殊電容器，兼具普通電容器的大電流快速充放電特性與電池的儲能特性，填補了普通電容器與電池之間能量與比功率的空白。超級電容器通過電極與電解質之間形成的界面雙層來存儲能量也因此有雙電層電容器、電化學電容器等別稱。。當電極與電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現穩定和符號相反的雙層電荷，稱其為界面雙層。

根據儲能機理，可將超級電容器分為雙電層電容器、法拉第準電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進行吸附來產生存儲能量。法拉第準電容器主要是通過法拉第準電容活性電極材料（如過渡金屬氧化物和高分子聚合物）表面及表面附近發生可逆的氧化還原反應產生法拉第準電容，從而實現對能量的存儲與轉換。根據電極材料，可以分為碳電極雙層超級電容器、金屬氧化物電極超級電容器、有機聚合物電極超級電容器。根據電解質種類，可將超級電容器分為水系超級電容器和有機系超級電容器兩大類。根據電解質的狀態，可將超級電容器分為固體電解質超級電容器、液體電解質超級電容器兩大類。

性能參數

與蓄電池和傳統物理電容器相比，超級電容器具有功率密度高、循環壽命長、無記憶問題、工作溫限寬、免維護、綠色環保等特點。這主要體現在：-功率密度遠高于蓄電池，達102～104kW/kg。-循環壽命長，在50萬次至100萬次的充放電循環后性能變化很小，容量和內阻僅降低10%～20%。-工作溫限寬，可達-40℃～+80℃。-免維護，對過充電和過放電的承受能力強，可穩定地反復充放電，理論上是不需要進行維護。-綠色環保，整個生產過程中不使用重金屬和其他有害的化學物質，且自身壽命較長，是一種新型的綠色環保電源。

超級電容器的主要參數有：額定電壓（V）、尺寸（mm）、額定能量（AH）、容量范圍、內阻（mΩ）、標準充電電流（A）、標準放電電流（A）、電電流（A）、放電電流（A）、循環壽命。其中，正常操作溫度是-40~70℃，額定電壓有2.7V，容量為1F-5000F，內阻要盡可能小。

應用事項

與鋰離子等儲能元件相比，超級電容器技術和市場目前仍處于起步階段，使用時應遵從通用電子裝聯規程，并注意以下事項：

（1）超級電容器本質上屬于電解電容器，使用前應確認極性。

（2）工作電壓不要超過標稱電壓。當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短。

（3）不可用于高頻率的充放電電路中。高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱，容量衰減，內阻增加。

（4）應遠離高溫熱源，因為外界環境溫度對于超級電容器的壽命有著重要的影響。

（5）不能置于高溫、高濕的環境中，應盡量在溫度-30～50℃、相對濕度小于60%的環境下儲存，且應避免溫度驟升驟降，因為這樣會導致產品損壞。

（6）不可處于腐蝕性氣體環境中，這樣會導致引線及電容器殼體腐蝕，引起斷路。

（7）當超級電容器串聯使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，因此在電容器串聯使用時，需得到廠家的技術支持。

（8）在PCB安裝時，電容器殼體不能接觸到PCB上，在焊接過程中應避免使電容器過熱，焊接后需要及時清洗PCB及電容器，因為某些雜質可能會導致電容器短路。

（9）超級電容器安裝后不可強行傾斜或扭動，以免引線松動，導致性能劣化。