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当前位置：&>>&&>>&&>>&超级电容器的分类与优缺点分析
　　摘要：器是储存电荷的常用器件，在许多电子设备中得到了广泛的运用。由于新时期行业技术的迅速发展，早期的电路结构逐渐被更复杂的电路形式取代，普通的电容器已经满足不了电路运行的需要。为了达到高负荷或超负荷电路运行的需要，国内开始推广使用器，这种器件在性能上比传统电容器更加优越。文中阐述了电容器的原理、基本功能、优缺点等。
　　常规电容仅能满足结构简单、负荷较小的电路运行要求，对于大负荷的电路运行则难以起到储存电荷的效果。近年来，超级电容器的推广应用有效地解决了大负荷电路运行的难题，保证了电力电子设备使用性能的正常发挥。
　　1 超级电容器原理与应用
　　超级电容器实际上属于电化学元件，引起电荷或电能储存流程可相互逆转，其循环充电的次数达到10万次。凭借多个方面的性能优势，超级电容器的应用范围逐渐扩大，掌握该装置的原理有助于正常的操作使用。
　　1.1 超级电容器的原理
　　"双电层原理"是超级电容器的核心，这是由该装置的双电层结构决定的。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压作用于普通电容器的两个极板时，装置存储电荷的原理是一样的，即正电极与正电荷对应、负电极与负电荷对应。而超级电容器除了这些功能外，若其受到电场作用则会在电解液、电极之间产生相反的电荷，此时正电荷、负电荷分别处于不同的接触面，这种条件下的负荷分布则属于"双电层",原理如图1.因电容器结构组合上的改进，超级电容器的电容储存量极大。此外，如果超级电容器两极板间电势小于电解液的标准电位时，超级电容器则是正常的工作状态，相反则不正常。根据超级电容器原理，其在运用过程中并没有出现化学反应，仅仅是在物理性质上的变化，因而超级电容器的稳定性更加可靠。
图1 超级电容的结构原理
　　1.2 超级电容器的应用
　　目前，超级电容器凭借强大的储存容量及存储性能，在许多大中小型设备中得到了普遍运用，且涉及到的行业较为广泛。具体运用在：真空开关、、数码相机等微小电流供电的后备电源；太阳能产品以及小型充电产品的充电电池。由于超级电容器的功能优势显着，在使用时可适当添加辅助元件以优化电容器结构，从而进一步增强了超级电容器的结构性能。
　　2 超级电容器的主要功能
　　与普通电容器相比，超级电容器在结构上进行了改进调整，且在原理上得到了优化。但在使用期间超级电容器与常规电容器的功能相近。新型电容装置的功能集中表现在：旁路、去耦、储能等方面，这些对于电路运行或存储电荷都有着明显的调控作用。具体功能如下：
　　（1）旁路。超级电容器中的旁路电容可以定期储存电能，但其它元器件在运行中需要能量时，则能及时释放出电荷维持使用。旁路电容器的最大功能表现于稳压器电荷输出的均衡，避免了电荷传输混乱而引起电路故障，装置充电、放电的灵活性较强，如图2.
图2 旁路电容原理
　　（2）去耦。去耦主要是针对电路内产生的"耦合"现象而言，耦合是由于电路中电流、失去均衡而引起的一种"噪声",不利于电路内部载荷的均衡布置。
　　超级电容器使用之后，能有效地消除耦合现象，让电路中的各项指标参数维持在标准状态。
　　（3）储能。无论是普通的电容器或者超级电容器，储存电荷或电能都是极为关键的性能。超级电容器的电荷储存容量更大，能满足更多的使用需求。
　　超级电容器把存储的能量利用变换器引线传送至电源的输出端之后，经过优化处理能进一步强化电容的存储性能。
　　3 新型电容器的不同分类
　　由于超级电容器是一类新型产品，在结构、材料、性能等方面都进行了不同的更新调整。根据不同的内容，对超级电容器进行分类的方法是各不相同的。当前，对于超级电容器的分类一般参照电容器的原理、电解质等两大要素划分，每一类超级电容器又可分成不同的类别。
　　（1）根据原理分类。根据不同的作用原理，超级电容器主要划分成双电层型超级电容器、赝电容型超级电容器等两大类。双电层型超级电容器，在制造材料上进行了更新处理，如：活性碳电极材料，结合高比表面积的活性碳材料加工后制成电极；碳气凝胶电极材料，结合前驱材料制备凝胶，再进行碳化活化处理作为电极。赝电容型超级电容器，一般采用了金属氧化物电极材料、聚合物电极材料。前者有：NiOx、MnO2、V2O5等用于正极材料，活性碳等用于负极材料，后者有：PPY、PTH、、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极。
　　（2）根据电解质分类。电解质是溶于水溶液之后具备导电性能的化合物。超级电容器里的电解质包括：水性电解质、有机电解质等两种。水性电解质比较普遍的电解质有酸性、碱性、中性之分，不同特性电解质的组成也不相同。如：酸性电解质由36%的H2SO4水溶液构成，碱性电解质由KOH、NaOH 等强碱构成等。有机电解质一般选择LiClO4为主的锂盐、TEABF4为主的季胺盐等当成电解质，有时可根据使用需要添加相应的溶剂，如：PC、ACN、GBL、THL等，这些对于超级电容器的性能都有明显的改善。
　　根据电解质对超级电容器分类方法中，还可以结合电解质的具体状态详细分类。如：按照电解质的固态、液态形式又可分为固体电解质超级电容器、液体电解质超级电容器。
　　4 超级电容器使用的优缺点
　　超级电容器在使用过程中并非每一个方面都是优越的，这就要求在运用超级电容器时能熟练掌握该装置的优缺点。受到制造技术的限制，我国在使用超级电容器时还存在安装、调试等方面的不足。不少设备因盲目使用超级电容器造成电路故障，影响了整个设备性能的发挥。作为电容器的新产品，超级电容器呈现出来的优点要显着大于缺点。
　　（1）优点。超级电容器是普通电容装置的升级，在对早期的电容器实施了多个方面的改良。主要优点在：①电容量。早期使用的常规电容器，电容存储量较小，仅能满足小负荷的电路需求；而超级电容器的电容量级别可达到法拉级，能适合更复杂的电路运行需要。
　　②电路。超级电容器对电路结构的要求较低，不需要设置特殊的充电电路、控制放电电路，且电容器的使用时间不会受到过充、过放的影响。③焊接。普通电容器无法进行焊接，在安装超级电容器时可根据需要进行焊接处理，防止了电池接触不良等现象的发生，提高了电容器元件的使用性能。
　　（2）缺点。通过对超级电容器的性能测试，笔者发现这种新型电容器也存在缺点。如：①泄漏。超级电容器安装位置不合理，容易引起电解质泄漏等问题，破坏了电容器的结构性能。②电路。超级电容器仅限于直流电路的使用，这是由于与铝器相比，超级电容器的内阻更大，不适合交流电路的运行要求。③价格。由于超级电容器是新一代高科技产品，其刚刚推向市场时价格相对较高，增加了设备运行的成本投入。
　　5 结 论
　　总之，长期以来国内采用的均是常规的电容器，其由两片接近并相互绝缘的导体构成电极之后，用于储存电荷、电能的电子元件。超级电容器即"双电层电容器",目前是储存电能的新器件。从物理角度看，超级电容器具备了充电耗时短、运行时间长、温控效果好、环保性能强等特点。
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怎样分辨超级电容器？超级电容器和电池的区别？什么是超级电容器？
怎样分辨超级电容器？超级电容器和电池的区别？什么是超级电容器？
Wildesbeast 发表于 04-26
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怎样分辨超级电容器？超级电容器和电池的区别？什么是超级电容器？
Wildesbeast 发表于 04-26
　　什么是超级电容器？
　　超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor），又名电化学电容器（Electrochemical Capacitors），双电层电容器（Electrical Double-Layer Capacitor）、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都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容量。突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。
　　如何辨别超级电容器是双电层原理的还是电化学原理的还就是电池。
&&&&&&& 在市场上，超级电容器的概念很混乱，因此有必要掌握鉴别各类超级电容器的基本能力。
　　首先，要清楚什么是超级电容器。既然称之为 &电容器&，就应该是物理过程存储电荷，而不是依靠电化学过程存储电荷。在这个基本概念下，纯双电层原理的超级电容器是真正的 电容器；电化学电容器是否可以称为电容器则需要分析。电化学超级电容器应分为两类，如 果是一双电层原理占主要电荷（或能量）存储的可以称之为超级电容器，一般这种超级电容 器的能量密度不会比双电层效应的超级电容器大多少，因此，这种超级电容器几乎没有实际 意义；第二类的电化学&超级电容器&的电荷存储是一电化学原理占主要成分，双电层原理所 占的电荷仅仅是一小部分。这种&超级电容器&实际上应成为&电容电池&，一进部署一电容器 范畴，在实际上，蓄电池里或多或少也存在双电层效应，是否将锂离子电池、镍氢电池、铅 酸电池液归类于&超级电容器&中，结果是否定的。因此，如果电化学效应明显的超过了双电 层效应，也称之为&超级电容器&就显得喧宾夺主了。那么称之为&赝电容&或&准电容&倒是有 些恰如其分。
　　接下来的问题就是如何鉴别超级是电容器还是电池、是双电层原理的超级电容器还是电 化学电容器、是有机体系超级电容器还是水系超电容器还是有机体系超级电容器。
　　超级电容器与电池的鉴别
　　首先，双电层原理的超级电容器的充放电过程中没有电化学过程。因此，超级电容器的 电压可以释放到零，所以双电层超级电容器在存储过程中超级电容器两端是短接的，也就是 说在不用时不希望超级电容器带有电荷或电压。而蓄电池的电压是不允许释放到零的也不允 许正、负电极短接的，这样会造成短路并损坏电池。因此，仅仅从平时的两个电极是否短接 就可以简单的判别出来。当然，用是否可以放电到零作为区分超级电容器和电池的方法也是 行之有效的；第二，从理论上讲由于超级电容器的两个电极是对称的，因此允许反向电压工 作，而蓄电池决不允许也不可能反向电压工作；第三，双电层原理的超级电容器的充电过程 的电压与电荷之间的关系是线性关系，而电池的电压与电荷之间的关系不是线性关系。
　　如果是电化学超级电容器与蓄电池之间的鉴别要比双电层原理的超级电容器与蓄电池 之间的鉴别困难一些。其原因是，电化学超级电容器与蓄电池的原理是一样的，所不同的是 电化学超级电容器的还有一部分双电层效应作为储能的一部分，如果没有这一点就从本质上不属于超级电容器；如果需要区分电化学超级电容器与蓄电池，可以从能量密度入手。即电 化学超级电容器的储能远低于蓄电池。因此从放电能力的对比是可以区分出电化学电容器和 蓄电池的。
　　双电层超级电容器与电化学超级电容器的鉴别
　　由于电化学超级电容器的特性与蓄电池非常相像，区鉴别双电层超级电容器和电化学超 级电容器的方法与双电层超级电容器与蓄电池的鉴别方法相同，即双电层超级电容器可以将 电压释放到零，而电化学超级电容器不允许将端电压释放到零；也可以利用双电层原理超级 电容器ESR远低于电化学超级电容器来鉴别是双电层超级电容器还是电化学超级电容器；第三种方法，由于电化学超级电容器在充放电过程中存在电化学反应，相应的能量存储与释 放比双电层超级电容器高。因此，电化学超级电容器的等效法拉数大于双电层超级电容器。可以从法拉数区分电化学超级电容器与双电层超级电容器。
　　水系与有机体系超级电容器的鉴别
　　水系超级电容器和有机体系超级电容器的鉴别很简单。水系超级电容器的额定电压与有 机体系超级电容器不是一个电压等级，有机体系超级电容器的额定电压在2.3~2.7V之间， 而水超级电容器则为1.6V 以下。对于单体超级电容器来说，仅从其额定电压值就可以区分 有机体系超级电容器和水系超级电容器。由于有机体系超级电容器的能量密度高于水系超级电容器，从能量密度角度也可以区分 有机体系超级电容器还是水系超级电容器。如水系超级电容器的体积通常比较大，重量比较重。
　　在封装形式方面，小容量的有机体系超级电容器的封装类似于电级电容器或扣式电池， 而水系超级电容器则没有类似地级电容器那样的封装形式。在ESR方面双电层原理的水系超级电容器的ESR低于有机体系超级电容器，因此水系双电层原理的超级电容器放电电流高于有机体系。
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超级电容器的工作原理
一、超级器分类电化学电容根据储能机理的不同可以分为两类：(1)双电层电容。双电层电容是在电极、溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的，对一个电极、溶液体系，会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的差。这时对某一电极而言，会在一定距离内（分散层）产坐与电极上的电荷等量的异性离子电荷，使其保持电中性；当将两极与外连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性，这便是双电层电容的充放电原理。(2)法拉第准电容。法拉第准电容其理论模型是由Conway首先提出，是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子（如H+、OH、K+或Li+）在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极、溶液界面时，会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时，这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。二、超级电容器工作原理超级电容器是利用双电层原理的电容器，当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电苻，在超级电容器的两极板上在电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。在研发超级电容器时，人们并没有发现什么新的物理定律。实际上，有关超级电容器的原理仍然要追溯到德国物理学家赫尔姆霍兹。与普通电容器一样，超级电容器也是采用在两个极板之间储存电荷的形式来储存能量的。电容值的大小与极板的面积以及两极板之间所用的介电材料成正比，与两极板之间的距离成反比。但是，超级电容器的原理有所不同。在用超级电容器实现巨大的电容之前，就已经掌握丁电解化学( electrolytics)的原理。超级电容器不是电解化学，但是了解电解化学有助于认识超级电容器这一新型的技术。之所以称之为电解化学，是因为它的一个（或两个）极板是在金属衬底的表面形成的非金属电解质。在制造过程中，电压驱动电流从阳极金属板通过导电的电镀槽流向阴极，这样就会在阳极的表面产生一层绝缘的金属氧化物（电介质）。在电解化学中，当把电极浸入到电解溶液中时，会在电极分界面上出现电荷累积和电荷分离现象。电解液中反向带电离子的累积补偿了电极表面的剩余电荷。这一分界面称为赫尔姆霍兹层( Helmholtzlayer)。超级电容器的结构不再是那种中间填充介电材料的平板电极（或者卷成管状的平板电极）结构，在超级电容器中，电荷的充放电发生在电解质中多孔碳精材料或多孔金属氧化物之间的分界面上。赫尔姆霍兹层引起了一种称为双层电容的效应，当把一个直流电压加载到超级电容器中多孔炭精电极的两端，用于电荷补偿的阳离子或阴离子就会在带电电极周围的电解液中发生累积。如果分界面上不出现电子迁移，那么两层分离的电荷（金属一侧的电子或电子空穴，以及界面边界电解液一侧的阳离子或阴离子）就会出现在分界面上，双层电容的效应如图3-7所示。超级电容器实质上包含两个极板和一块悬挂在电解液中的隔板，正极板吸引电解液中的阴离子，负极板吸引阳离子。这形成了所渭的电化学双层电容( EDLC)，其具有两层电容式存储结构。Helmholtz - region电容是超级电容中的一种，具有Helmholtz层的超级电容，它的大小取决于多孔炭精电极的面积以及电解液中的离子容量，双层电极上每平方厘米的电容大小是普通介电电容的10000倍。这是因为双层电极中电荷之间的距离只有0.3～0. 5nm，而电解化学中这一距离为lO～lOOnm，云母电容或聚苯乙烯电容为lOOOnm。这种双层结构降低了实际器件应该达到的理论电容值，因为超级电容器包括一对电极，每个电极的面积只有总面积的一半。另外，超级电容器实际上是两个电容相串联而成的。因此，超级电容器的实际电容值只有根据电极面积和离子容量计算出来的理论电容值的四分之一。超级电容器在充电一放电过程中，实现电能一电场能一电能的转换，整个过程中，没有任何化学反应，不对周边环境造成污染，是一种理想的储能器。超级电容器的功率密度高于现有任何各种蓄电池，并具有高能量密度。三、超级电容器等效电路模型超级电容器等效电路模型对超级电容器储能系统的分析和设计都很重要，工程用等效电路模型应该能够尽可能多的反映其内部物理结构特点，而且模型中的参数应容易测量。最简单的超级电容器等效模型是只有一个阻容单元构成的RC模型，如图3-8 (a)所示，包括理想电容器C、等效串联内阻R。、等效并联内阻Rp。等效串联内阻R。表示超级电容器的总串联内阻，在充放电过程中会产生能量损耗，一般以热的形式表现，还会因阻抗压降而使端电压出现波动，产生电压纹波。等效并联内阻R。反映超级电容器总的漏电情况，一般只影响长期储能过程，也称为漏电。在对超级电容器的自放电回路的时间常数进行了测试，长达数十小时至上百小时，远远高于充放电时间常数。而且，在实际应用中，超级电容器一般通过功率变换器与电源连接，并处于较快的和频繁的充放电循环过程中，因此，R。的影响可以忽略。因此，可以进一步将超级电容器模型简化为理想电容器和等效串联内阻的串联结构，如图3-8 (b)所示。RC等效模型结构简单，能够较准确地反映出超级电容器在充放电过程中的外在电气特征，将器件并联或串联不会影响其特性。因此，超级电容器组的等效电路也玎以近似为RC结构，其等效串联内阻R。rrayR.rray一(Ns×RP)/NP (3-8)超级电容器组的等效电容Carray一(NP×C)/Ns (3-9)式中：Ns为串联器件数，NP为并联支路数。四、超级电容器的特性超级电容器与蓄电池比较具有如下特性：(1)超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）。(2)超长寿命，充放电大于50万次，是Li - ion电池的500倍，是-Ni - MH和Ni- Cd电池的1000倍，如果对超级电容器每天充放电20次，连续使用可达68年。(3)可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。(4)免维护，可密封。(5)温度范围宽- 40～+70℃，一般蓄电池是-20～60℃。超级电容器可以大电流放电，可以补充主电源（蓄电池或燃料电池）在负载启动时所需要的峰值电流，减小主电源的负荷。上海奥威科技开发公司研发的UCT - 80000F超级电容器在不同放电电流时的放电曲线如图3-9所示。在不同温度时的放电曲线如图3-10所示。五、超级电容器选择超级电容器具有广泛的用途，与燃料电池等高能量密度的韧质相结合，超级电容器能提供快速的能量释放，满足高功率需求，从而使燃料电池可以仅作为能量源使用。目前，超级电容器的能量密度可高达20kW/kg，已经开始抢占传统电容器和蓄电池之间的这部分市场。在那些要求高可靠性而对能量要求不高的应用中，可以用超级电容器来取代蓄电池，也可以将超级电容器和蓄电池结合起来，应用在对能量要求很高的场合，从而可以采用体积更小、更经济的蓄电池。超级电容器的ESR值很低，从而可以输出大电流，也可以快速吸收大电流。同化学充电原理相比，超级电容器的工作原理使这种产品的性能更稳定，因此，超级电容器的使用寿命更长。一些产品适合采用蓄电池、超级电容器的混合系统，超级电容器的使用可以避免为了获得更多的能量而使用大体积的蓄电池。在系统中，超级电容器具有两大功能。首先，作为能量储存装置，在白天时储存光伏电池提供的能量，在夜间或阴雨天光伏电池不能发电时向负载供电，其次，与光伏电池及器相配合，实现MPPT。超级电容器储能系统主要由太阳能电池板、超级电容器、DC/DC变换器、负载及检测控制电路几部分组成。超级电容器储能系统的原理框图如图3 -11所示。超级电容器的额定电压范围为2. 5～2. 7V，因此，很多应用需要使用多个超级电容器单元。当串联这些单元时，设计中需要考虑单元之间的平衡和充电情况。由于超级电容器单体电压较低，若设计选用电容量为480F，工作电压范围为3.5～13. 5V的超级电容器，此超级电容器组件可储能为E一丢CV一丢×480×13. 52―43 740J晟大可释放的能量为E一丢c（坼一明）一丢×480×(13. 52―3.52)一40 800J由上面的计算可知，超级电容器的能量是依靠其电容值与其端电压而得到的，与电容值成正比关系，与其端电压的平方成正比关系。在超级电容器使用中，端电压是随着充放电而变化的。任何超级电容器都会在通电的情况下，通过内部并联电阻放电，这个放电电流就称为漏电流，它会影响超级电容器单元的自放电。同某些二次电池技术相似，超级电容器的电压在串联使用时需要平衡，因为存在漏电流，内部并联电阻的大小将决定串联的超级电容器单元上的电压分配。当超级电容器上的电压稳定后，各个单元上的电压将随着漏电流的不同而发生变化，而不是随着容值不同而变化。漏电流越大，额定电压越小，反之，漏电流小，额定电压高。这是因为，漏电流会造成超级电容器单元放电，使电压降低，而这个电压会随后影响和它串联在一起的其他单元的电压（这里假定这些串联的单元都使用同一个恒定电压供电）。为了补偿漏电流的变化，常采用的方法是，在每一个单元旁边并联一个电阻，来控制整个单元的漏电流。这种方法有效地降低了各单元之间相应并联电阻的变化。另一个推荐使用的方法是主动单元平衡法( activecell - balancing)，采用这种方法，每一个单元都会被主动监视，当有电压变化时，即进行互相平衡。这种方法可以降低单元上的任何额外负载，使工作效率更高。如果电压超过单元的额定电压，将会缩短单元的使用寿命。对于高可靠性超级电容器来说，如伺维持电压在要求的范围内是关键的一点，必须控制充电电压，以保证它不能超过每个单元的额定电压。超级电容器的输出电压降由两部分组成，一部分是超级电容器释放能量；另一部分是由于超级电容器内阻引起。两部分谁占主要取决于时间，在非常快的脉冲中，内阻部分占主要的，相反在长时间放电中，容性部分占主要。以下基本参数决定选择的超级电容器：(1)最高工作电压。(2)工作截止电压。(3)平均放电电流。(4)放电时间多长。六、超级电容器管理芯片现在市场上用来收集太阳能的储能元件大多数采用的是蓄电池，例如铅酸电池，锂电池，镍镉电池等。由于一般蓄电池的使用寿命短（循环充电次数不超过1000次），低温特性差（冬天低于10℃不能工作），不环保等因素使太阳能产业发展陷入瓶颈，超级电容器是近几年兴起的绿色储能元件，其使用寿命长（循环充电次数达到50W次以上，是锂电池的500倍，是镍氢、镍镉电池的1000倍），温度范围宽（- 40～+75℃），是一种环保储能元件，而且还有充电时间短，体积小、重量轻等优势完全弥补了蓄电池在太阳能产品中的应用缺点。超级电容器、蓄电池、燃料电池和太阳能电池板的相互结合产生了很多新颖的设计方案。最近茌达拉斯召开的功率电子技术大会上发表的论文中介绍了很多这类方案，代表了该技术的当前最新发展水平。在一篇名为“Storing Power with Super Capacitors”的论文中， AnalogicTechnologies公司的 DeLurio指出，超级电容器的问题在于它们的ESR (equivalent seriesresistance，等效串联电阻)较低。当最初电容放电之后，它对于充电电路而言就像是一个低值电阻。采用双单元超级电容器时需要满足一些采用其他电介质电容器所不需要的特殊要求，EDLC管理芯片必须能够符合这些要求，以切实保护EDLC，并控制超级电容器电源子系统。超级电容器子系统管理芯片的输入电流限值，必须与蓄电池和其他系统相一致。超级电容器子系统应支持高电流脉冲负载，同时又不中断正常的系统功能。例如，如果所用蓄电池的电流限值为2A，并且与超级电容器无关的功能可以在任一特定时间达到1. 4A，那么选择输入电流限值为600mA的超级电容器管理芯片就可以避免触发蓄电池过流保护装置。开关电容升压转换器和同步感应升压转换器，比异步感应升压转换器更适于对超级电容器进行充电。异步转换器无法主动断开输出端和输入端。如果超级电容器放电直至低于蓄电池电压值，并且蓄电池连接到了系统，那么将无法限制充电电流，因为肖特基开始充当导体，而电流的流动也将不受控制。同步升压转换器和开关电容升压转换器都具有内控式，可限制流入超级电容器的电流。超级电容器管理芯片必须能够在其额定输出电流限值内处理输出短路，电容为0. 5F的超级电容器完全放电之后，就如同充电周期之初的对地短路。多数电源管理芯片都基于升压体系（无论是感应电容器还是开关电容器），会在输入电流限值内运行，直至电容器接近其目标输出电压。这就要求在启动时管理芯片能够耗散设备的大量功率。例如，如果蓄电池电压为4. OV，管理芯片的输入电流限值为500mA，假设超级电容器完全放电(UCAP―GND或OV)，则芯片必须在最初耗散设备中的2W功率，并继续充电过程。随着超级电容器电压的升高，芯片的耗散功率将会减少。子系统进入关闭状态时，予系统管理芯片应使升压转换器的输出端处于高阻态。这将防止EDLC在不使用时产生放电。需要为双单元超级电容器提供一个单元电压平衡方案，以避免每个EDLC单元出现过压。简单的电阻器就能用来平衡单个EDLC单元的电压，但是会继续吸收超级电容器的电流。首选的方法是采用主动平衡方案，即利用来驱动平衡终端，从而维持EDLC单元的平衡。有效的主动平衡方案能够从特定的EDLC单元获取和吸收电流，以确保每个单元上的电压等于总输出电压的一半。七、超级电容器使用注意事项超级电容器在使用中应注意以下事项：(1)超级电容器具有固定的极性，在使用前，应确认极性。(2)超级电容器应在标称电压下使用：当电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时超级电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致超级电容器性能崩溃。(3)超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致超级电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致超级电容器性能崩溃。(4)外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响，超级电容器应尽量远离热源。(5)由于超级电容器具有内阻，在放电的瞬间存在电压阵，AU―J×R。(6)超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及超级电容器壳体腐蚀，导致断路。(7)超级电容器的存放：超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度- 30～+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。(8)当超级电容器用于双面电路板上，需要注意连接处不可经过超级电容器可触及的地方，由于超级电容器的安装方式，会导致短路现象。当把超级电容器焊接在线路板上时，不可将超级电容器壳体接触到线路板上，不然焊接物会渗入至超级电容器穿线孔内，对超级电容器性能产生影响。(9)安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动超级电容器，这样会导致超级电容器引线松动，导致性能劣化。(10)在焊接过程中避免使超级电容器过热，若在焊接中使超级电容器出现过热现象，会降低超级电容器的使用寿命，例如：如果使用厚度为1. 6mm的，焊接过程应为2600C，时间不超过5s。在超级电容器经过焊接后，线路板及超级电容器需要经过清洗，因为某些杂质可能会导致超级电容器短路。(11)当超级电容器串联使用时，存在单体间的电压均衡问题，单纯的串联会导致某个或几个单体超级电容器过压，从而损坏这些超级电容器，整体性能受到影响，故在超级电容器串联使用时，需执行厂家的技术说明书的技术要求。
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