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黄金电容有什么优点？

黄金电容（法拉电容、超级电容器）是利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层原理制成的电容器，它具有体积小、容量大、电压记忆特性好、可靠性高等特点，因为它容量大，所以可以储存较多电荷，故可在电子产品、工控设备、汽车工业等领域的一些产品中做后备电源和辅助电源。

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杨丽

2020-4-8 14:08:32
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  • 定义
  • 原理
  • 分类
  • 优点
  • 应用领域


  定义




  • 　　黄金电容（法拉电容、超级电容器）是利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层原理制成的电容器，它具有体积小、容量大、电压记忆特性好、可靠性高等特点，因为它容量大，所以可以储存较多电荷，故可在电子产品、工控设备、汽车工业等领域的一些产品中做后备电源和辅助电源。和充电电池相比，超级电容器具有充电时间短、功率密度高、使用寿命长、低温特性好及无环境污染等优势，故可在众多领域取代充电电池，并表现出在某些方面超越充电电池的特点，弥补了充电电池在使用中的不足，如：充电慢，充电威廉希尔官方网站 复杂，使用寿命短等缺陷。超级电容器是一种新兴的能提供强大脉冲功率的理想环保型物理二次电源。


  原理




  • 　　超级电容原理并非新技术，常见的超级电容器大多是双电层结构，同电解电容器相比，这种超级电容器能量密度和功率密度都非常高。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。
    　　其基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5nm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。


  分类




  • 　　黄金电容超级电容器超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。
    　　按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器：
    　　双电层型超级电容器，包括
    　　1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。
    　　2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。
    　　3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。
    　　4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。
    　　以上电极材料可以制成：
    　　1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。
    　　2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。
    　　赝电容型超级电容器：
    　　超级电容器包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。
    　　按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型：
    　　水性电解质，包括以下几类
    　　1.酸性电解质，多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。
    　　2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。
    　　3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。
    　　有机电解质
    　　通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。
    　　另外还可以分为：
    　　1.液体电解质超级电容器，多数超级电容器电解质均为液态。
    　　2.固体电解质超级电容器，随着锂离子电池固态电解液的发展，应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。
    　　超级电容器 - 工艺
    　　超级电容器超级电容器的工艺流程为：配料→混浆→制电极→裁片→组装→注液→活化→检测→包装。
    　　超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳，碳电极材料的表面积很大，电容的大小取决于表面积和电极的距离，这种碳电极的大表面积再加上很小的电极距离，使超级电容器的容值可以非常大，大多数超级电容器可以做到法拉级，一般情况下容值范围可达1-5000F。
    　　超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。在超级电容器中，采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的两个多孔炭电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成双集电层。


  优点




  • 　　黄金电容超级电容器如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流威廉希尔官方网站 ；
    　　1、黄金电容超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
    　　2、黄金电容超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。
    　　3、黄金电容超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
    　　4、黄金电容超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。
    　　5、黄金电容超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
    　　6、黄金电容超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
    　　7、黄金电容超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环


  应用领域




  • 　　1.可作为玩具电动机、语音IC、LED发光器等小功率电器的驱动电源。
    　　2. 可在太阳能道灯、警示灯、航标灯等太阳能产品中代替充电电池做LED的电源。
    　　3. 可用作小型UPS电源
    　　4.可用于电子产品的时钟芯片、静态随机存贮器、数据传输系统等微小电流供电的后备电源。如：数码相机5.掌上电脑、电子门锁、智能电表、远程抄表系统、仪器仪表、程控交换机、税控机、无绳电话等。
    　　6.可在小型充电产品中代替充电电池。如：手摇发电手电筒。
    　　7.可在水表、煤气表中作电磁阀的后备电源。
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