~超級電容~

maxpoison255

各位好..
請問超級電容的規格及功能是否如公佈出來的資料那樣方便?
還是隱藏哪些不為人知的缺點?
離實用普及階段的距離還有哪些需改善的地方?
取代電池的可能性有多少?
謝謝~!

johnhome

我只知道有一種電容可以取代RTC的鋰電池....好像叫黃金電容

maxpoison255

超級電容對蓄電池輸出電壓的影響
超級電容的介紹
工程師們在主要能源設備的設計中要基本滿足峰值功率的需求，比如對於一個發動機或電池系統，就需要滿足最高負荷下工作的需求，哪怕這種需求只是持續幾秒。 為了滿足最高負荷而非平均負載設計整個系統，顯然會導致成本的增加和效率的降低。可以將主要能源設備中的能量部分儲存為電能，從而改進這類系統的設計，例 如使用電池作為二級能量儲存設備，並在需要的時候迅速釋放這部分能量。這樣的高能傳輸方式為能源系統提供了一個動態的輸出能力來滿足暫態峰值功率的需求。 但是電池並不能很好的用來頻繁的提供暫態峰值功率；在這方面，超級電容是最好的選擇。
電容通常被分為三類，依據在一對電極間維持電場的介質，電容可以分為普通電容，電解電容和電化學雙層電容。在這三類電容的容量方面，電化學雙層電容 （超級電容）以絕對的優勢高居榜首（最高可達幾千法拉）。這是因為超級電容的電場介質是由多孔的活性炭和分子級的電解離子組成。

maxpoison255

什麼是超級電容器?
    ◆超級電容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容,通過極化電解質來儲能.它是一種電化學元件,但在其儲能的過程並不發生化學反應,這種儲能過程是可逆的,也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。
    ◆超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反應活性的多孔電極板,在極板上加電,正極板吸引電解質中的負離子,負極板吸引正離子,實際上形成兩個容性存儲層,被分離開的正離子在負極板附近,負離子在正極板附近。
    超級電容器為何不同於傳統電容器其"超級"在哪?
    ◆超級電容器在分離出的電荷中存儲能量,用於存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集,其電容量越大.◆傳統電容器的面積是導體的平板面積,為了獲得較大的容量,導體材料卷制得很長,有時用特殊的組織結構來增加它的表面積.傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板,一般為塑膠薄膜、紙等,這些材料通常要求盡可能的薄.◆超級電容器的面積是基於多孔炭材料,該材料的多孔結夠允許其面積達到2000m2/g,通過一些措施可實現更大的表面積.超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質離子尺寸決定的.該距離(<10&Aring;)和傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小.◆這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統電容器而言有驚人大的靜電容量,這也是其“超級”所在。
    超級電容器有哪些優點和缺點?
    一、優點
    ◆在很小的體積下達到法拉級的電容量;
    ◆無須特別的充電電路和控制放電電路
    ◆和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響;
    ◆從環保的角度考慮,它是一種綠色能源;
    ◆超級電容器可焊接,因而不存在象電池接觸不牢固等問題;
    二、缺點
    ◆如果使用不當會造成電解質洩漏等現象;
    ◆和鋁電解電容器相比,它內阻較大,因而不可以用於交流電路;

maxpoison255

◆超級電容器的低阻抗對於當今許多高功率應用是必不可少的.對於快速充放電,超級電容器小的ESR意味著更大的功率輸出.◆暫態功率脈衝應用,重要存儲、記憶系統的短時間功率支援.
    應用舉例
    1、快速充電應用,幾秒鐘充電,幾分鐘放電.例如電動工具、電動玩具;
    2、在UPS系統中,超級電容器提供暫態功率輸出,作為發動機或其他不間斷系統的備用電源的補充;
    3、應用於能量充足,功率匱乏的能源,如太陽能;
    4、當公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支援;
    5、小電流,長時間持續放電,例如電腦記憶體後備電源;
我可以多快給超級電容器放電?
    ◆超級電容器可以快速充放電,峰值電流僅受其內阻限制,甚至短路也不是致命的.
    ◆實際上決定於電容器單體大小,對於匹配負載,小單體可放10A,大單體可放1000A.
    ◆另一放電率的限制條件是熱,反復地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高,最終導致斷路.
    我怎麼樣控制超級電容器的放電?
    ◆超級電容器的電阻阻礙其快速放電,超級電容器的時間常數τ在1~2s,完全給阻-容式電路放電大約需要5τ,也就是說如果短路放電大約需要5~10s.(由於電極的特殊結構它們實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷完全放乾淨)

maxpoison255

◆超級電容器不同於電池,在某些應用領域,它可能優於電池.有時將兩者結合起來,將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來,不失為一種更好的途徑.
    ◆超級電容器在其額定電壓範圍內可以被充電至任意電位,且可以完全放出.而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓範圍,如果過放可能造成永久性破壞.
    ◆超級電容器的荷電狀態(SOC)與電壓構成簡單的函數,而電池的荷電狀態則包括多樣複雜的換算.
    ◆超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以存儲更多的能量,電池與其體積相當的超級電容器相比可以存儲更多的能量.在一些功率決定能量記憶體件尺寸的應用中,超級電容器是一種更好的途徑.
    ◆超級電容器可以反復傳輸能量脈衝而無任何不利影響,相反如果電池反復傳輸高功率脈衝其壽命大打折扣.
    ◆超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害.
    ◆超級電容器可以反復迴圈數十萬次,而電池壽命僅幾百個迴圈.
    如何選擇我所需的超級電容器?
    ◆首先,功率要求、放電時間及系統電壓變化起決定作用.
    ◆超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成,一部分是超級電容器釋放能量;另一部分是由於超級電容器內阻引起.兩部分誰占主要取決於時間,在非常快的脈衝中,內阻部分占主要的,相反在長時間放電中,容性部分占主要.
    ◆以下基本參數決定您選擇電容器的大小
    1、最高工作電壓;
    2、工作截止電壓;

maxpoison255

使用注意事項：
　　2.1 超級電容器具有固定的極性。在使用前，應確認極性，如果對電容器以反向電壓充電，洩漏電流增大，內阻增加，在某種情況下，可導致電容器性能崩潰。

　　2.2 超級電容器應在標稱電壓下使用：
　　當電容器電壓超過標稱電壓時，將會產生很大的洩漏電流，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。

　　2.3 超級電容器不可應用于高頻率充放電的電路中，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，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。

　　2.4 超級電容器的壽命：
　　外界環境溫度對於超級電容器的壽命有著重要的影響。電容器應儘量遠離熱源。
　　當超級電容器被用做後備電源時的電壓降：

　　2.5 由於超級電容器具有內阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降，ΔV=IR。

　　2.6 使用中環境氣體：
　　超級電容器不可處於相對濕度大於85%或含有有毒氣體的場所，這些環境下會導致引線及電容器殼體腐蝕，導致斷路。

　　2.7 超級電容器的存放：
　　超級電容器不能置於高溫、高濕的環境中，應在溫度-10—60℃、相對濕度小於60%的環境下儲存，避免溫度驟升驟降，因為這樣會導致產品損壞。超級電容器在存放過程中，漏電流會出現一定的增加，一般KAMCAP產品存放期不得超過1年。

　　

maxpoison255

2.8 超級電容器在雙面線路板上的使用：
　　當超級電容器用於雙面電路板上，需要注意連接處不可經過電容器可觸及的地方由於超級電容器的安裝方式，會導致短路現象。

　　2.9 當把電容器焊接與線路板時，不可將電容器殼體接觸到線路板上，不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內，對電容器性能產生影響。

　　 2.10 安裝超級電容器後，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導致電容器引線鬆動，導致性能劣化。

　　2.11 在焊接過程中避免使電容器過熱：
　

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mpcbj9670

非常受益，未來能為移動式產品的電源選擇的可行性，很值得觀注。

rowentatw

感謝大大的分享,對於金電容的應用,以前都停留在對SRAM的資料保存而已
原來還可以有許多其他的應用及觀念,真是獲益良多

maxpoison255

實際運用案例:
http://tw.ttnet.net/ttnet/gotopr ... 303130393639313.htm

現今連公車都做得到實際產品運用...
台灣目前卻只是雷聲大雨點小...
超級電容商機很可觀...
請大家多多參考運用此項元件的特性...
別永遠在人背後追...
放著大好商機給別人賺自己只能乾瞪眼...