電容器的基本作用
就是充電與放電,但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象,使得電容器有著種種不同的用途,例如在電動(dòng)馬達(dá)中,我們用它來產(chǎn)生相移;
在照相閃光燈中,用它來產(chǎn)生高能量的瞬間放電等等;
而在電子電路中,電容器不同性質(zhì)的用途尤多,這許多不同的用途,雖然也有截然不同之處,但因其作用均來自充電與放電。
●耦合:用在耦合電路中的電容稱為耦合電容,在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路,起隔直流通交流作用。
●濾波:用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容,在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路,濾波電容將一定頻 段內(nèi)的信號(hào)從總信號(hào)中去除。
●退耦:用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容,在多級(jí)放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路,退耦電容消除每級(jí)放大器之間的有害低頻交連。
●高頻消振:用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容,在音頻負(fù)反饋放大器中,為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激,采用這種電容電路,以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。
●諧振:用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容,LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。
●旁路:用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容,電路中如果需要從信號(hào)中去掉某一頻段的信號(hào),可以使用旁路電容電路,根據(jù)所去掉信號(hào)頻率不同,有全頻域(所有交流信號(hào))旁路電容電路和高頻旁路電容電路。
●中和:用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機(jī)高頻和中頻放大器,電視機(jī)高頻放大器中,采用這種中和電容電路,以消除自激。
●定時(shí):用在定時(shí)電路中的電容器稱為定時(shí)電容。在需要通過電容充電、放電進(jìn)行時(shí)間控制的電路中使用定時(shí)電容電路,電容起控制時(shí)間常數(shù)大小的作用。
●積分:用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢(shì)場(chǎng)掃描的同步分離電路中,采用這種積分電容電路,可以從場(chǎng)復(fù)合同步信號(hào)中取出場(chǎng)同步信號(hào)。
●微分:用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號(hào),采用這種微分電容電路,以從各類(主要是矩形脈沖)信號(hào)中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號(hào)。
●補(bǔ)償:用在補(bǔ)償電路中的電容器稱為補(bǔ)償電容,在卡座的低音補(bǔ)償電路中,使用這種低頻補(bǔ)償電容電路,以提升放音信號(hào)中的低頻信號(hào),此外,還有高頻補(bǔ)償電容電路。
●自舉:用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容,常用的OTL功率放大器輸出級(jí)電路采用這種自舉電容電路,以通過正反饋的方式少量提升信號(hào)的正半周幅度。
●分頻:在分頻電路中的電容器稱為分頻電容,在音箱的揚(yáng)聲器分頻電路中,使用分頻電容電路,以使高頻揚(yáng)聲器工作在高頻段,中頻揚(yáng)聲器工作在中頻段,低頻揚(yáng)聲器工作在低頻段。
●負(fù)載電容:是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負(fù)載電容可以根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,通過調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。 |
電容器工作原理
從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡(jiǎn)單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢(shì)差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對(duì)絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場(chǎng),而這個(gè)電場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過場(chǎng)的形式在電容器間通過的。 |
超級(jí)電容器
超級(jí)電容器又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)是一種新型儲(chǔ)能裝置,它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器用途廣泛。用作起重裝置的電力平衡電源,可提供超大電流的電力;用作車輛啟動(dòng)電源,啟動(dòng)效率和可靠性都比傳統(tǒng)的蓄電池高,可以全部或部分替代傳統(tǒng)的蓄電池;用作車輛的牽引能源可以生產(chǎn)電動(dòng)汽車、替代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、改造現(xiàn)有的無軌電車;用在軍事上可保證坦克車、裝甲車等戰(zhàn)車的順利啟動(dòng)(尤其是在寒冷的冬季)、作為激光武器的脈沖能源。此外還可用于其他機(jī)電設(shè)備的儲(chǔ)能能源。
由于石油資源日趨短缺,并且燃燒石油的內(nèi)燃機(jī)尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重(尤其是在大、中城市),人們都在研究替代內(nèi)燃機(jī)的新型能源裝置。已經(jīng)進(jìn)行混合動(dòng)力、燃料電池、化學(xué)電池產(chǎn)品及應(yīng)用的研究與開發(fā),取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學(xué)電池污染環(huán)境、系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高昂等致命弱點(diǎn),一直沒有很好的解決辦法。而超級(jí)電容器以其優(yōu)異的特性揚(yáng)長(zhǎng)避短,可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學(xué)電池用于車輛的牽引電源和啟動(dòng)能源,并且具有比傳統(tǒng)的化學(xué)電池更加廣泛的用途。正因?yàn)槿绱,世界各?guó)(特別是西方發(fā)達(dá)國(guó)家)都不遺余力地對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行研究與開發(fā)。其中美國(guó)、日本和俄羅斯等國(guó)家不僅在研發(fā)生產(chǎn)上走在前面,而且還建立了專門的國(guó)家管理機(jī)構(gòu)(如:美國(guó)的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等),制定國(guó)家發(fā)展計(jì)劃,由國(guó)家投入巨資和人力,積極推進(jìn)。就超級(jí)電容器技術(shù)水平而言,目前俄羅斯走在世界前面,其產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用,并被第17屆國(guó)際電動(dòng)車年會(huì)(EVS—17)評(píng)為最先進(jìn)產(chǎn)品,日本、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也在急起直追,目前各國(guó)推廣應(yīng)用超級(jí)電容器的領(lǐng)域已相當(dāng)廣泛。在我國(guó)推廣使用超級(jí)電容器,能夠減少石油消耗,減輕對(duì)石油進(jìn)口的依賴,有利于國(guó)家石油安全;有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題;有利于解決戰(zhàn)車的低溫啟動(dòng)問題。目前,國(guó)內(nèi)主要有10余家企業(yè)在進(jìn)行超級(jí)電容器的研發(fā)
超級(jí)電容器是建立在德國(guó)物理學(xué)家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器。眾所周知,插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)符號(hào)相反的過剩電荷,從而使相間產(chǎn)生電位差。那么,如果在電解液中同時(shí)插入兩個(gè)電極,并在其間施加一個(gè)小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓,這時(shí)電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下會(huì)迅速向兩極運(yùn)動(dòng),并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層,即雙電層,它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的極化電荷相似,從而產(chǎn)生電容效應(yīng),緊密的雙電層近似于平板電容器,但是,由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多,因而具有比普通電容器更大的容量。
雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較大,因此,可在無負(fù)載電阻情況下直接充電,如果出現(xiàn)過電壓充電的情況,雙電層電容器將會(huì)開路而不致?lián)p壞器件,這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時(shí),雙電層電容器與可充電電池相比,可進(jìn)行不限流充電,且充電次數(shù)可達(dá)106次以上,因此雙電層電容不但具有電容的特性,同時(shí)也具有電池特性,是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。 |
超級(jí)電容器-特性
超級(jí)電容器在分離出的電荷中存儲(chǔ)能量,用于存儲(chǔ)電荷的面積越大、分離出的電荷越密集,其電容量越大。
傳統(tǒng)電容器的面積是導(dǎo)體的平板面積,為了獲得較大的容量,導(dǎo)體材料卷制得很長(zhǎng),有時(shí)用特殊的組織結(jié)構(gòu)來增加它的表面積。傳統(tǒng)電容器是用絕緣材料分離它的兩極板,一般為塑料薄膜、紙等,這些材料通常要求盡可能的薄。 |
超級(jí)電容器-原理
超級(jí)電容器的原理并非新技術(shù),常見的超級(jí)電容器大多是雙電層結(jié)構(gòu),同電解電容器相比,這種超級(jí)電容器能量密度和功率密度都非常高。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比,超級(jí)電容器儲(chǔ)存電荷的能力比普通電容器高,并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。
其基本原理為:當(dāng)向電極充電時(shí),處于理想極化電極狀態(tài)的電極表面電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子,使這些離子附于電極表面上形成雙電荷層,構(gòu)成雙電層電容。由于兩電荷層的距離非常。ㄒ话0.5nm以下),再加之采用特殊電極結(jié)構(gòu),使電極表面積成萬倍的增加,從而產(chǎn)生極大的電容量。 |
超級(jí)電容器-分類
超級(jí)電容器的類型比較多,按不同方式可以分為多種產(chǎn)品,以下作簡(jiǎn)單介紹。
按原理分為雙電層型超級(jí)電容器和贗電容型超級(jí)電容器:
雙電層型超級(jí)電容器,包括
1.活性碳電極材料,采用了高比表面積的活性炭材料經(jīng)過成型制備電極。
2.碳纖維電極材料,采用活性炭纖維成形材料,如布、氈等經(jīng)過增強(qiáng),噴涂或熔融金屬增強(qiáng)其導(dǎo)電性制備電極。
3.碳?xì)饽z電極材料,采用前驅(qū)材料制備凝膠,經(jīng)過炭化活化得到電極材料。
4.碳納米管電極材料,碳納米管具有極好的中孔性能和導(dǎo)電性,采用高比表面積的碳納米管材料,可以制得非常優(yōu)良的超級(jí)電容器電極。
以上電極材料可以制成:
1.平板型超級(jí)電容器,在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極,另外也有Econd公司產(chǎn)品為典型代表的多層疊片串聯(lián)組合而成的高壓超級(jí)電容器,可以達(dá)到300V以上的工作電壓。
2.繞卷型溶劑電容器,采用電極材料涂覆在集流體上,經(jīng)過繞制得到,這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。
贗電容型超級(jí)電容器:
超級(jí)電容器包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料,金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料,活性炭作為負(fù)極材料制備的超級(jí)電容器,導(dǎo)電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經(jīng)P型或N型或P/N型摻雜制取電極,以此制備超級(jí)電容器。這一類型超級(jí)電容器具有非常高的能量密度,目前除NiOx型外,其它類型多處于研究階段,還沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
按電解質(zhì)類型可以分為水性電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)類型:
水性電解質(zhì),包括以下幾類
1.酸性電解質(zhì),多采用36%的H2SO4水溶液作為電解質(zhì)。
2.堿性電解質(zhì),通常采用KOH、NaOH等強(qiáng)堿作為電解質(zhì),水作為溶劑。
3.中性電解質(zhì),通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質(zhì),水作為溶劑,多用于氧化錳電極材料的電解液。
有機(jī)電解質(zhì)
通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質(zhì),有機(jī)溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機(jī)溶劑作為溶劑,電解質(zhì)在溶劑中接近飽和溶解度。
另外還可以分為:
1.液體電解質(zhì)超級(jí)電容器,多數(shù)超級(jí)電容器電解質(zhì)均為液態(tài)。
2.固體電解質(zhì)超級(jí)電容器,隨著鋰離子電池固態(tài)電解液的發(fā)展,應(yīng)用于超級(jí)電容器的電解質(zhì)也對(duì)凝膠電解質(zhì)和PEO等固體電解質(zhì)進(jìn)行研究。 |
超級(jí)電容器-工藝
超級(jí)電容器的工藝流程為:配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測(cè)→包裝。
超級(jí)電容器在結(jié)構(gòu)上與電解電容器非常相似,它們的主要區(qū)別在于電極材料。早期的超級(jí)電容器的電極采用碳,碳電極材料的表面積很大,電容的大小取決于表面積和電極的距離,這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離,使超級(jí)電容器的容值可以非常大,大多數(shù)超級(jí)電容器可以做到法拉級(jí),一般情況下容值范圍可達(dá)1-5000F。
超級(jí)電容器通常包含雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔離物四個(gè)部件。超級(jí)電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量的。在超級(jí)電容器中,采用活性炭材料制作成多孔電極,同時(shí)在相對(duì)的兩個(gè)多孔炭電極之間充填電解質(zhì)溶液,當(dāng)在兩端施加電壓時(shí),相對(duì)的多孔電極上分別聚集正負(fù)電子,而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將由于電場(chǎng)作用分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上,從而形成雙集電層。 |
超級(jí)電容器-優(yōu)點(diǎn)
如果使用不當(dāng)會(huì)造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象;和鋁電解電容器相比,它內(nèi)阻較大,因而不可以用于交流電路;
1、超級(jí)電容器不同于電池,在某些應(yīng)用領(lǐng)域,它可能優(yōu)于電池。有時(shí)將兩者結(jié)合起來,將電容器的功率特性和電池的高能量存儲(chǔ)結(jié)合起來,不失為一種更好的途徑。
2、超級(jí)電容器在其額定電壓范圍內(nèi)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(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍,如果過放可能造成永久性破壞。
3、超級(jí)電容器的荷電狀態(tài)(SOC)與電壓構(gòu)成簡(jiǎn)單的函數(shù),而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算。
4、超級(jí)電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲(chǔ)更多的能量,電池與其體積相當(dāng)?shù)某?jí)電容器相比可以存儲(chǔ)更多的能量。在一些功率決定能量存儲(chǔ)器件尺寸的應(yīng)用中,超級(jí)電容器是一種更好的途徑。
5、超級(jí)電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響,相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
6、超級(jí)電容器可以快速充電而電池快速充電則會(huì)受到損害。
7、超級(jí)電容器可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次,而電池壽命僅幾百個(gè)循環(huán) |
超級(jí)電容器-選擇
超級(jí)電容器的兩個(gè)主要應(yīng)用:高功率脈沖應(yīng)用和瞬時(shí)功率保持。高功率脈沖應(yīng)用的特征:瞬時(shí)流向負(fù)載大電流;瞬時(shí)功率保持應(yīng)用的特征:要求持續(xù)向負(fù)載提供功率,持續(xù)時(shí)間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時(shí)功率保持的一個(gè)典型應(yīng)用:斷電時(shí)磁盤驅(qū)動(dòng)頭的復(fù)位。不同的應(yīng)用對(duì)超電容的參數(shù)要求也是不同的。高功率脈沖應(yīng)用是利用超電容較小的內(nèi)阻(R),而瞬時(shí)功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。
不管是功率保持還是功率脈沖應(yīng)用都可以用上公式計(jì)算.當(dāng)電路的工作電壓超過超電容的工作電壓時(shí),可以用相同的電容器串聯(lián).一般地,串聯(lián)應(yīng)該保持平衡以確保電壓平均分配.在脈沖功率應(yīng)用中由超電容內(nèi)阻引起的壓降通常是次要因素。電容器超低的內(nèi)阻提供一種克服傳統(tǒng)電池系統(tǒng)阻抗大的全新的解決方案。 |
超級(jí)電容器-應(yīng)用領(lǐng)域
超級(jí)電容器的應(yīng)用范圍極為廣泛,小到存儲(chǔ)器的備用電源、電動(dòng)玩具的電源,大到航天導(dǎo)彈發(fā)射的大功率啟動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車的能量功率系統(tǒng)等一切與能量功率相關(guān)的儀器設(shè)備系統(tǒng)均有超級(jí)電容器的身影。
超級(jí)電容器在軍用、民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。小電流放電的雙電層電容器可用作微機(jī)等的備用電源或小型裝置如玩具、打印機(jī)、報(bào)警器、信號(hào)燈等的一次電源;安培級(jí)大電流放電雙電層電容器可單獨(dú)或與蓄電池一起構(gòu)成電源系統(tǒng),既可作為起動(dòng)電源也可作為小型負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電源,如用于坦克、飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等作為起動(dòng)電源;人造衛(wèi)星、宇宙飛船空間站、潛艇水下推進(jìn),尤其是在電動(dòng)車輛方面的應(yīng)用越來越多;利用其良好充放電性能可作為快速充電簡(jiǎn)易電源;利用其輸入小電流輸出大電流可作為充放電周期循環(huán)的電源;因其容量大,還可用于微分和積分電路、簡(jiǎn)易計(jì)時(shí)電路、超低頻信號(hào)處理電路等。隨著電極材料的改進(jìn)和電解質(zhì)的合理選用,雙電層電容器的功率密度和能量密度逐步向理論值靠近,其應(yīng)用前景更為廣闊。
超級(jí)電容器的研究目標(biāo)之一是單獨(dú)用雙電層電容器或?qū)⑵渑c蓄電池聯(lián)用,作為電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電源。上千法拉級(jí)的雙電層電容器用作電動(dòng)汽車的短時(shí)驅(qū)動(dòng)電源,可以在汽車啟動(dòng)和爬坡時(shí)快速提供大電流從而獲得大功率以提供強(qiáng)大的動(dòng)力;在正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電;在剎車時(shí)快速存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流,回收能量。這可以減少電動(dòng)汽車對(duì)蓄電池大電流放電的限制,極大的延長(zhǎng)蓄電池的循環(huán)使用壽命,提高電動(dòng)汽車的實(shí)用性。日本富士重工推出的電動(dòng)汽車已經(jīng)使用日立機(jī)電制作的鋰離子蓄電池和松下電器制作的儲(chǔ)能電容器的聯(lián)用裝置;日本本田公司更是將雙電層電容器與汽油機(jī)相結(jié)合,研制出一種綜合電動(dòng)機(jī)助力器系統(tǒng),使內(nèi)燃機(jī)主要工作在最佳工況點(diǎn)附近,大大降低內(nèi)燃機(jī)的排放,并可回收制動(dòng)能量,通過裝在小客車上極大的降低汽油機(jī)燃油消耗量成為低排放的節(jié)能汽車;日本豐田公司研制的混合電動(dòng)汽車,其排放與傳統(tǒng)汽油機(jī)車相比CO2下降50%,HC、CO和NOx排放降低90%,燃油節(jié)省一半。
電動(dòng)助力車市場(chǎng)正在大力擴(kuò)展,其電源與電動(dòng)汽車相似,蓄電池由于其充放電電流要求苛刻,能量難以進(jìn)行瞬時(shí)回收,同時(shí)其功率性能不佳也直接影響其應(yīng)用,而超級(jí)電容器非常容易滿足這些要求,采用超級(jí)電容器在其起動(dòng)、加速與爬坡時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能源補(bǔ)充,并在剎車時(shí)完全回收能量,提高系統(tǒng)性能。在風(fēng)力發(fā)電或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中,由于風(fēng)力與太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性,會(huì)引起蓄電池反復(fù)頻繁充電,結(jié)果大大縮短電池壽命,利用雙電層電容器吸收或補(bǔ)充電能的波動(dòng),可以輕易解決這一問題。此外,在有瞬間強(qiáng)負(fù)載系統(tǒng)中,利用雙電層電容器可以起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,減少系統(tǒng)電源容量配制的作用。
超級(jí)電容器在有些場(chǎng)合可以替代電池工作,同時(shí),可以避免由于瞬間負(fù)載變化而產(chǎn)生的誤操作。在便攜式儀器儀
超級(jí)電容器表中驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、繼電器、電磁閥等,在一些帶有機(jī)械動(dòng)作功能的電話中,由于電話網(wǎng)的電流較小,不可能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作功能,因此要有一個(gè)電源對(duì)這一動(dòng)作進(jìn)行支持,電池也是一種選擇,由于存在更換及維修的問題,超級(jí)電容器顯示出優(yōu)越性。
超級(jí)電容器還可用于對(duì)照相機(jī)閃光燈進(jìn)行供電,可以使閃光燈達(dá)到連續(xù)使用的性能,從而提高照相機(jī)連續(xù)拍攝的能力;另外,德國(guó)Epcos公司還用該器件對(duì)相機(jī)快門進(jìn)行控制。機(jī)動(dòng)無線通訊設(shè)備往往采用脈沖的方式保持聯(lián)絡(luò),由于雙電層電容器的瞬時(shí)充放電能力強(qiáng),可以提供的功率大,在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣闊。
大容量超級(jí)電容器的另一個(gè)重要應(yīng)用在電力系統(tǒng)上,運(yùn)用超級(jí)電容器進(jìn)行重要系統(tǒng)的瞬態(tài)穩(wěn)壓穩(wěn)流,特別是在大功率系統(tǒng)上,幾乎是不可替代的器件。在這方面,據(jù)華北電力大學(xué)電能質(zhì)量所的調(diào)查,在眾多大型石化、電子、紡織等企業(yè),各企業(yè)每年因電力波動(dòng)的損失可能高達(dá)上千萬;另外,芯片企業(yè)在選址時(shí)考慮電力的波動(dòng)也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),而超級(jí)電容器系統(tǒng)則可以完全解決這個(gè)問題。
另外,隨著電子與能源工業(yè)的發(fā)展,超級(jí)電容器在短時(shí)UPS系統(tǒng)、太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)等免維護(hù)系統(tǒng)上具有不可替代的作用,在一些電磁操作機(jī)構(gòu)電源、汽車音響系統(tǒng)等領(lǐng)域均具有非常廣泛的應(yīng)用。
1、稅控機(jī)、稅控加油機(jī)、真空開關(guān)、智能表、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、儀器儀表、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、電子門鎖、程控交換機(jī)、無繩電話等的時(shí)鐘芯片、靜態(tài)隨機(jī)存貯器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。
2、智能表(智能電表、智能水表、智能煤氣表、智能熱量表)作電磁閥的啟動(dòng)電源
3、太陽(yáng)能警示燈,航標(biāo)燈等太陽(yáng)能產(chǎn)品中代替充電電池。
4、手搖發(fā)電手電筒等小型充電產(chǎn)品中代替充電電池。
5、電動(dòng)玩具電動(dòng)機(jī)、語音IC、LED發(fā)光器等小功率電器的驅(qū)動(dòng)電源!
超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和蓄電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置,它具有功率密度大、容量大、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。 |
超級(jí)電容器-使用注意事項(xiàng)
1、超級(jí)電容器具有固定的極性。在使用前,應(yīng)確認(rèn)極性。
2、超級(jí)電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用:
當(dāng)電容器電壓超過標(biāo)稱電壓時(shí),將會(huì)導(dǎo)致電解液分解,同時(shí)電容器會(huì)發(fā)熱,容量下降,而且內(nèi)阻增加,壽命縮短,在某些情況下,可導(dǎo)致電容器性能崩潰。
3、超級(jí)電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中,高頻率的快速充放電會(huì)導(dǎo)致電容器內(nèi)部發(fā)熱,容量衰減,內(nèi)阻增加,在某些情況下會(huì)導(dǎo)致電容器性能崩潰。
4、超級(jí)電容器的壽命:外界環(huán)境溫度對(duì)于超級(jí)電容器的壽命有著重要的影響。電容器應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源。
5、當(dāng)超級(jí)電容器被用做后備電源時(shí)的電壓降:由于超級(jí)電容器具有內(nèi)阻較大的特點(diǎn),在放電的瞬間存在電壓降,ΔV=IR。
6、使用中環(huán)境氣體:
超級(jí)電容器不可處于相對(duì)濕度大于85%或含有有毒氣體的場(chǎng)所,這些環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致引線及電容器殼體腐蝕,導(dǎo)致斷路。
7、超級(jí)電容器的存放:
超級(jí)電容器不能置于高溫、高濕的環(huán)境中,應(yīng)在溫度-30+50℃、相對(duì)濕度小于60%的環(huán)境下儲(chǔ)存,避免溫度驟升驟降,因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。
8、超級(jí)電容器在雙面線路板上的使用:
當(dāng)超級(jí)電容器用于雙面電路板上,需要注意連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方,由于超級(jí)電容器的安裝方式,會(huì)導(dǎo)致短路現(xiàn)象。
9、當(dāng)把電容器焊接在線路板上時(shí),不可將電容器殼體接觸到線路板上,不然焊接物會(huì)滲入至電容器穿線孔內(nèi),對(duì)電容器性能產(chǎn)生影響。
10、安裝超級(jí)電容器后,不可強(qiáng)行傾斜或扭動(dòng)電容器,這樣會(huì)導(dǎo)致電容器引線松動(dòng),導(dǎo)致性能劣化。
11、在焊接過程中避免使電容器過熱:
若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,會(huì)降低電容器的使用壽命,例如:如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板,焊接過程應(yīng)為260℃,時(shí)間不超過5s。
12、焊接后的清洗:
在電容器經(jīng)過焊接后,線路板及電容器需要經(jīng)過清洗,因?yàn)槟承╇s質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致電容器短路。
13、將電容器串聯(lián)使用時(shí):
當(dāng)超級(jí)電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時(shí),存在單體間的電壓均衡問題,單純的串聯(lián)會(huì)導(dǎo)致某個(gè)或幾個(gè)單體電容器過壓,從而損壞這些電容器,整體性能受到影響,故在電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時(shí),需得到廠家的技術(shù)支持。
14、其他:
在使用超級(jí)電容器的過程中出現(xiàn)的其他應(yīng)用上的問題,請(qǐng)向生產(chǎn)廠家咨詢或參照超級(jí)電容器使用說明的相關(guān)技術(shù)資料執(zhí)行。 |
超級(jí)電容器-前景分析
從結(jié)構(gòu)上看,超級(jí)電容器主要由電極、電解質(zhì)、隔膜、端板、引線和封裝材料組成,其中電極、電解質(zhì)和隔膜的組成和質(zhì)量對(duì)超級(jí)電容器的性能起著決定性的影響,采用何種電極板和電解質(zhì)材料將基本決定最終產(chǎn)品的類型與特性。
2007年1月16日,美國(guó)得克薩斯州一家研制電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置,名為EEStor的公司打破沉默,對(duì)外宣告了他們“里程碑”式的成果:他們的自動(dòng)生產(chǎn)線已經(jīng)由獨(dú)立的第三方分析驗(yàn)收,其產(chǎn)品的關(guān)鍵物質(zhì)鋇鈦酸鹽粉末已經(jīng)完成了最初的純化,純度達(dá)到了99.9994%。
這一技術(shù)一旦進(jìn)入成熟的工業(yè)生產(chǎn),他們所研制的新型超級(jí)電容器動(dòng)力系統(tǒng)將替代包括從電動(dòng)汽車到筆記本電腦的一切電化學(xué)電池。按照2006年4月發(fā)表的專利,EEStor這種能量存儲(chǔ)裝置是用陶瓷粉末涂在鋁氧化物和玻璃的表面。從技術(shù)上說,它并不是電池,而是一種超級(jí)電容器,它在5分鐘內(nèi)充的電能可以讓一個(gè)電動(dòng)車走500英里,電費(fèi)只有9美元。而燒汽油的內(nèi)燃機(jī)車走相同里程則要花費(fèi)60美元。
與傳統(tǒng)的電化學(xué)電池相比,超級(jí)電容器有很多好處。它可以無限制地接受無數(shù)次放電和充電,,超級(jí)電容器沒有“記憶”。但是,一般的超級(jí)電容器也有其弱點(diǎn),就是能量存儲(chǔ)率有限,市場(chǎng)上的高端超級(jí)電容器每0.4536千克的存儲(chǔ)能量只有鋰電池的1/25。
而EEStor開發(fā)的超級(jí)電容器,由于鋇鈦酸鹽有足夠的純度,存儲(chǔ)能量的能力大大提高。EEStor公司負(fù)責(zé)人聲稱,該超級(jí)電容器每公斤所存儲(chǔ)的能量可達(dá)0.28千瓦時(shí),相比之下,每公斤鋰電池是0.12千瓦時(shí),鉛酸電池只有0.032千瓦時(shí),這就讓超級(jí)電容器有了可用在從電動(dòng)車、起搏器到現(xiàn)代化武器等多種領(lǐng)域的可能。好的鉛酸電池能充電500~700次,而根據(jù)EEStor的聲明,新的超級(jí)電容器可反復(fù)充電100萬次以上,也不會(huì)出現(xiàn)材料降解問題。而且,由于它不是化學(xué)電池,而是一種固體狀態(tài)的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng),不會(huì)出現(xiàn)鋰電池那種過熱甚至爆炸的危險(xiǎn),沒有安全隱患。
這一發(fā)明的意義相當(dāng)重大,該突破不僅從根本上改變了電動(dòng)車在交通運(yùn)輸中的位置,也將改進(jìn)諸如風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性能源的利用性能,增進(jìn)了電網(wǎng)的效率和穩(wěn)定性,滿足人們能源安全的需求,減少對(duì)石油的依賴。顯然,該突破也對(duì)下一代鋰電池的研制者造成威脅。EEStor公司負(fù)責(zé)人暗示,他們的技術(shù)不僅適用于小型旅客電動(dòng)車,還可能取代220500瓦的大型汽車 |
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