超级电容是什么 超级电容的应用有哪些

发布时间：2022-08-09 16:45
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2190

　　超级电容器，又叫双层电容器、黄金电容、法拉电容、通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正是因此超级电容可以反复充电放电数十万次。

超级电容是什么 超级电容的应用有哪些

　　它是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理，今天Ameya360电子元器件采购网就给大家简单介绍一下超级电容的几个不同的应用场合。

　　一、小功率备用电源

　　1、RTC

　　在掉电后需要维持时钟运行的场合，一般采用纽扣电池作为备用电源，也有些场合采用超级电容作为备用电源。主要是应用超级电容温度适用范围宽（-40℃~70℃），以及循环充放电寿命长（免维护）的特点。

　　相比普通纽扣电池（非充电型）2~3年左右一般就要更换，超级电容免维护的特点非常有优势，但其容量相对较小，在一些系统只是偶尔断电，并且断电时间很短的场合，超级电容是个不错的选择。

　　2、掉电数据保护

　　在一些可靠性要求比较高的场合，突然的断电可能导致系统数据丢失甚至损坏。

　　比如，实时存储数据到SD卡时，如果突然断电，可能导致文件系统出错，导致数据丢失。这时就需要一个掉电数据保存电路，一般采用超级电容实现。系统突然断电时，超级电容能够短时间维持系统继续工作，以保证数据能够保存完整。

　　二、快速充放电

　　之前有一个新闻，华为东莞松山湖基地有一辆小火车，它30秒内就能完成充电，使用的就是超级电容作为牵引动力源，电容容量高达12000F，循环寿命超100万次。采用电驱动行驶方式，实现能量高效循环利用及零污染排放。

　　三、瞬间大电流供电

　　1、汽车启动

　　汽车启动使用超级电容主要是利用超级电容的两点：

　　● 较宽的温度适用范围：-40℃~70℃

　　● 瞬间功率特性好：可以瞬间放出大电流

　　汽车的蓄电池在气温较低的时候，基本上很难瞬间放出大的电流，特别是在北方，气温在零下20℃以下的时候，蓄电池基本上没有能很好地解决汽车启动的瞬间需要的大电流（据客户反馈，该大电流一般都在150A以上），这时超级电容正好能够满足应用该需求。

　　2、医疗X光机

　　医疗X光机在曝光拍照的瞬间功率会很大，对于移动X光机，一般会有备用电池，使用电池时，如果频繁使用X光机曝光的话，电池会因为瞬间大电流放电的冲击而导致寿命，甚至因为电池无法及时响应所需的电流脉冲以至于拍照不清晰。

　　对于市电式X光机，启动拍照时瞬间大电流对电网的冲击也很大，容易导致电网电能质量变差及其它问题。然而，使用超级电容的瞬间功率特性，可以满足X光机拍照的瞬间所需的电流。

　　四、其它

　　1、太阳能储能

　　太阳能储能或与太阳能相关的应用主要是用超级电容收集弱小电流的能力。

　　2、风力变桨

　　风力变桨出来的不稳定电流很难保证电池需要的充电特性，频繁的电流冲击极容易把电池等损坏，超级电容有较好的功率特性及弱小电流收集能力，而且温度适用范围宽，寿命长，正好能用来处理风力变桨产生的冲击。


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　　超级电容器(又称超级电容、超级电池)和锂离子电容器是当今主流的高性能储能设备，广泛应用于电子产品、汽车、航空航天等领域。虽然它们都用于储存和释放电能，但其储能原理却有所不同。　　1. 超级电容器的储能原理　　结构特点　　超级电容器由两个带电极和电解质介质之间形成的双电层组成。电极通常采用活性炭或其他高表面积材料。　　与普通电容器相比，超级电容器具有更大的比表面积和更小的电介质厚度，从而实现高电容量和快速充放电特性。　　储能原理　　双电层效应：超级电容器的储能原理主要基于电荷在电极和电解质之间形成双电层的现象。　　吸附/脱附：电极表面的活性炭或其他吸附材料可吸附正负电荷，并在需要时迅速释放电荷。　　快速充放电：由于双电层效应导致电荷以物理吸附方式储存，因此超级电容器具有高速充放电的优势。　　优势　　高功率密度：超级电容器具有很高的功率密度，适合用于瞬态能量存储和高速充电。　　长寿命：由于无化学反应参与，超级电容器具有较长的循环寿命和稳定的性能。　　2. 锂离子电池的储能原理　　结构特点　　锂离子电池包括正极、负极、电解质和隔膜等组件，其中正负极材料通常为锂化合物。　　锂离子电池通过锂离子在正负极材料之间的移动来完成充放电过程。　　储能原理　　离子扩散：在充电过程中，锂离子从正极(阳极)向负极(阴极)扩散，同时电子在外部电路中流动。　　化学反应：锂离子在正负极材料之间发生氧化还原反应，释放能量。　　充放电过程：在放电过程中，锂离子从负极向正极移动，电子则流回正极，释放储存的能量。　　优势　　高能量密度：锂离子电池具有较高的能量密度，适合长时间储存和供电需求。　　轻量化：相较于传统储能设备，锂离子电池具有更轻便的重量和更高的能量密度。　　3. 比较与应用领域　　比较　　功率密度：超级电容器具有更高的功率密度。功率密度是能量存储设备在单位体积或单位质量下可以提供的功率输出能力。由于超级电容器设计独特，结构紧凑，以及双电层效应等特性，使其具有更高的功率密度，适合需要快速充放电和高功率输出的应用场景。　　能量密度：锂离子电池通常具有更高的能量密度，适合长时间能量存储需求。　　循环寿命：超级电容器具有更长的循环寿命和快速充放电特性，而锂离子电池的循环寿命受到充放电次数限制。　　成本：锂离子电池相对于超级电容器具有较高的制造成本，但随着技术进步，成本差距逐渐缩小。　　应用领域　　超级电容器：广泛应用于需要高功率瞬态能量输出的场景，如电动车刹车能量回收、电网峰值负荷削峰填谷等。　　锂离子电池：主要应用于电动汽车、移动设备(如手机、笔记本电脑)、储能系统等领域，对能量密度和长时间供电需求较高的场合。　　超级电容器和锂离子电池作为两种不同类型的储能设备，各自具有独特的储能原理和特点。超级电容器以高功率密度、快速充放电和长寿命为优势，适合瞬态能量存储;而锂离子电池则以高能量密度、稳定性和轻量化为特点，适合长时间能量存储和供电需求。
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　　超级电容（Super Capacitor）是新型储能电化学元器件，是一种介于传统电容器和充电电池之间的元器件，通过极化电解质来储能，它具备传统电容器的放电功率，也具备化学电池储备电荷的能力。　　超级电容的功率密度比同样体积的普通电容要高，储存的能量比也普通电容要高；和普通电容相比，超级电容的充电速度快，充放电时间短，能循环数万次，可以使用很长时间；工作温度范围宽，可在-40℃～+70℃下工作，超低温特性好等许多优点，超级电容在出来时大受欢迎。　　超级电容优点众多，适合用于工业控制，交通工具，电动工具，军工等领域的辅助峰值功率；在备用电源，存储再生能源和替代电源当中也能看到超级电容的身影。　　你也许会想，超级电容这么好用，不愧是新出来的电子元器件。实际上，超级电容出现的时间比你想的还早。早在1879年有个德国物理学家叫亥姆霍兹，他提出了一种具有法拉级别的超大电容，这种超大电容是一种通过极化电解质来储能的电化学元器件。到1957年，一位美国人Becker申请了由高比表面积活性炭作电极材料的电化学电容器方面的专利。　　而后到了1962年，标准石油公司（SOHIO）生产了一种6V的以活性碳（AC）作为电极材料，以水溶液作为电解质的超级电容器，1969年该公司首先实现了碳材料电化学电容器的商业化。　　1979年NEC公司开始生产超级电容器，开始了电化学电容器的大规模商业应用；此后随着材料与工艺关键技术的不断突破，不断提高产品质量和性能，超级电容器开始进入发展期，广泛应用于工业领域、家电产品领域中。　　超级电容从1879年的发现提出到现在的广泛应用，凝结了一百多年来众多研究人员的心血。直到现在，超级电容的性能也在不断提高，期待将来更好用性能更好的超级电容。
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