简述双电层电容器的工作原理及特点

发布时间：2022-11-03 09:34
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2692

    双电层电容器是一种将电荷存储在正负极的碳素电极与电解液的界面上所形成的双电层内的蓄电设备。当进行充放电时，正极上将发生正离子的物理吸附和脱离过程，由于在充放电时并不伴随化学反应，因此其充放电速度非常迅速，低温特性也良好。此外，它在理论上部存在因反复充放电二发生劣话的问题，故具有长寿命的特点。

简述双电层电容器的工作原理及特点

    双电层电容器结构组成

    双电层电容器的基本构造是将正、负电极面对面放置，隔板介于正、负电机之间，电极和隔板浸渍在电解液内，与锂电池的结构基本相同。

    双电层电容器的特点

    功率密度高

    可达102～104W/kg，远高于蓄电池的功率密度水平。

    循环寿命长

    在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，双层电容器的特性变化很小，容量和内阻仅降低10%～20%。

    工作温限宽

    由于在低温状态下双层电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池。商业化双层电容器的工作温度范围可达-40℃～+80℃。

    双电层电容器的工作原理

    双电层电容是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。

    双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10^6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。

    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。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：智能电容都有哪些分类 优势是什么

下一篇：芯力特产品型号大全

在线留言询价

相关阅读
电容器串联和并联的特点有哪些
行业新闻

电容器串联和并联的特点有哪些

　　在电路中，电容器是一种用来存储电荷的被动元件，其具有存储电能的能力。电容器的两端分别连接正负极板，当电压施加到电容器上时，正负极板之间会积累电荷，形成电场，从而储存电荷。　　1.电容器的串联和并联　　在实际电路设计中，电容器常常以不同的方式组合，其中最基本的方式包括串联和并联。串联是指将多个电容器连接在同一电路中，使其排成一条线;而并联则是将多个电容器的正端或负端连接在一起形成一个节点。　　2.电容器串联的特点　　1. 总等效电容减小：在串联电容器中，总等效电容为各电容器倒数之和的倒数。因此，串联电容器的总等效电容小于任何一个单独电容器的值，这意味着串联电容器的总容量相比于单个电容器更小。　　2. 共同电压：串联电容器之间通过同一电压进行连接，因此所有串联电容器所受的电压是相等的。这种共同电压特性使得在串联电容器中可以采用较高电压输入，避免各个电容器承受不同电压而产生问题。　　3. 充放电时间常数相加：串联电容器的充放电时间常数是各个电容器的时间常数之和，这意味着串联电容器的整体响应速度会受到影响，充放电的时间会变长。　　3.电容器并联的特点　　1. 总等效电容增加：在并联电容器中，总等效电容为各电容器之和。因此，并联电容器的总容量大于任何一个单独电容器的值，这意味着并联电容器的总容量会增加。　　2. 共同电压：相比串联电容器，虽然并联电容器的总电压分配给各个电容器可能不同，但它们在并联节点处都受到相同的电势差，即具有相同的电压。　　3. 充放电时间常数独立：不同电容器在并联状态下的充放电时间常数是独立的，不会相互影响，因此并联电容器的整体响应速度相对较快。　　4.应用举例　　电子滤波器设计：串联和并联电容器的组合可用于设计不同类型的电子滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器。在滤波器设计中，电容器的串联和并联组合可以控制频率响应。　　能量存储系统：并联电容器广泛应用于能量存储系统中，通过增加总等效容量实现对系统电能的储存和释放，提高能源的利用效率。　　接地电容器：串联电容器用作接地电容器时可有效过滤杂波信号，保护电路中的关键元件，确保电路稳定运行。　　电容器的串联和并联在电路设计中发挥着重要作用，通过不同的组合方式可以实现不同的电路功能和性能调节。串联电容器可以降低总等效电容、增加共同电压、影响充放电时间常数，适用于需要较小总电容和共同电压的情况;而并联电容器则可以增加总等效电容、保持共同电压、独立充放电时间常数，适用于需要较大总电容和快速响应的场合。　　在实际电路设计中，工程师通常根据电路需求和性能要求选择合适的串联或并联组合方式来达到所需的电容效果。同时，了解电容器串联和并联的特点对于优化电路设计、提高系统性能至关重要。掌握电容器串联和并联的原理和特性，有助于工程师更好地应用其特点，设计出更高效、更稳定的电路系统。
2024-08-20 11:54 阅读量：461
低压电容器运行时跳闸怎么办
行业新闻

低压电容器运行时跳闸怎么办

　　低压电容器是一种在电力系统中广泛应用的设备，用于提高功率因数、降低线路损耗和改善电力质量。然而，有时候在电容器运行过程中，可能会出现跳闸的情况，这对电力系统的稳定性和安全性都会带来一定的影响。　　1.跳闸原因　　1.1 过载：低压电容器在运行时如果承受超出额定负载的电流，就会导致过载，从而触发保护装置跳闸。过载可能是由于系统负荷突增、谐波超标或者电容器自身故障等原因引起的。　　1.2 电容器故障：电容器本身存在问题时也可能导致跳闸，比如内部短路、漏电、击穿等故障。这些故障会使电容器无法正常工作，并可能造成其他设备损坏。　　1.3 谐波干扰：谐波是导致电力系统异常的主要原因之一。当谐波水平超出允许范围时，可能导致电容器跳闸，因为谐波会使电容器内部温升过高，进而触发保护。　　1.4 过压或欠压：电容器在接入电网时，如果遇到严重的过压或欠压情况，也有可能导致其跳闸。电压不稳定会影响电容器的正常运行。　　2.处理方法　　2.1 检查负荷情况：首先需要检查系统的负荷情况，确保电容器的额定容量能够满足系统需求，避免过载情况发生。如果负荷突增，可以考虑增加其他补偿设备或调整系统容量。　　2.2 检查电容器状态：定期检查电容器的运行状态，包括温度、电压、电流等参数，确保电容器没有明显异常。如发现异常，应及时维修或更换故障电容器。　　2.3 考虑安装滤波器：针对谐波干扰问题，可以考虑在电容器前安装谐波滤波器，有效地减小谐波对电容器的影响，降低跳闸风险。　　2.4 定期维护：定期对电容器进行维护保养，清洁设备表面，检查连接线路是否松动，确保运行环境良好，并及时处理潜在故障。　　2.5 防止过压或欠压：通过安装过压保护器和欠压保护器，防止电容器受到严重的过压或欠压影响，保障其正常运行。　　低压电容器在运行过程中出现跳闸问题时，需要及时分析原因并采取有效措施解决。通过正确的维护和管理，可以降低压电容器运行时跳闸可能会对电力系统稳定性和设备安全性造成影响，在解决电容器跳闸问题时，应该根据具体情况采取相应的措施，同时也需要注意以下几点：　　数据监测与分析：建立数据监测系统，实时监测电容器的运行参数，如电流、电压、功率因数等，并进行数据记录和分析。通过监测数据，可以及时发现异常情况，预防跳闸事件的发生。　　增强技术培训：确保维护人员具备良好的技术知识和操作技能，能够正确操作设备、识别故障，并熟悉处理突发情况的方法。加强员工的技术培训，提高应对电容器跳闸事件的能力。　　制定应急预案：针对电容器跳闸事件，制定详细的应急预案，包括处理流程、责任划分、联系方式等内容。在发生跳闸情况时，能够迅速有效地应对，降低事故损失。　　定期检测与维护：定期对电容器进行检测与维护工作，包括外观检查、内部连接检查、温度测量等，确保设备处于良好状态。定期维护可以延长电容器的使用寿命，降低跳闸风险。
2024-04-12 10:24 阅读量：596
双电层电容器的分类 双电层电容器和赝电容器区别
行业新闻

双电层电容器的分类 双电层电容器和赝电容器区别

　　双电层电容器是一种广泛应用于能量存储和供电系统中的电子元件。它们具有高能量密度、长寿命和快速充放电等特点，逐渐成为替代传统电池的重要选择。本文AMEYA360电子元器件采购网将探讨双电层电容器的分类以及双电层电容器和赝电容器的区别。　　一、双电层电容器的分类　　双电层电容器根据其结构和工作机制可以分为以下几类：　　1. 炭材料基双电层电容器　　炭材料基双电层电容器是最常见的一种类型，也被称为超级电容器或电化学电容器。它们使用活性炭作为正极和负极，通过吸附电解质溶液中的离子形成电荷双层来存储电能。炭材料基双电层电容器具有高比能量、高功率密度和较长的循环寿命。　　2. 纳米材料基双电层电容器　　纳米材料基双电层电容器利用纳米材料(如金属氧化物、导电聚合物等)作为活性材料，通过纳米结构增加电极表面积，从而提高电容器的能量密度和功率密度。纳米材料基双电层电容器具有更高的比能量和更好的循环稳定性。　　3. 混合型双电层电容器　　混合型双电层电容器是一种结合了双电层电容和伪电容的设计。它们采用多种材料组合，如半导体材料、离子液体和活性碳等，以实现更高的能量密度和功率密度。混合型双电层电容器是当前研究的热点之一，被认为具有在超级电容器和锂离子电池之间取得平衡的潜力。　　二、双电层电容器和赝电容器区别　　尽管双电层电容器和赝电容器都属于电化学储能设备，但它们在结构和工作原理上存在明显的区别。　　1.结构上的区别　　双电层电容器主要由两个互相分隔的电极和中间的电解质组成。正极和负极之间形成电荷双层，通过电解质中的离子迁移来存储电荷。双电层电容器的电极通常使用碳材料，如活性炭和碳纳米管。　　赝电容器则是由金属氧化物、导电聚合物或其他类似材料构成的电极和电解质组成。赝电容器的储能机制主要依靠迁移离子或电子，从而在表面形成电荷分离并存储电能。赝电容器的电极材料多样化，可以根据不同需求选择适当的材料。　　2.工作原理上的区别　　双电层电容器的工作原理基于电荷分离和离子迁移。当电极与电解质接触时，发生电离并形成电荷双层。正极和负极之间的电势差产生一个电场，使得电解质中的离子在电荷双层界面上迁移，从而存储电能。这种电存储机制主要依赖于电容效应，因此双电层电容器也被称为电化学电容器。　　相比之下，赝电容器的工作原理主要基于伪电容效应。伪电容效应是指在电极表面的可逆氧化还原反应中，快速产生电荷并存储电能。赝电容器使用具有特定氧化还原活性的材料作为电极，通过这些反应来实现电荷的吸附和释放。赝电容器的储能机制多样，可以利用表面电化学反应、离子插入/脱插等过程进行能量存储。　　除了结构和工作原理的区别外，双电层电容器和赝电容器在性能上也存在一些差异。　　能量密度：双电层电容器通常具有较低的能量密度，其主要优势在于高功率密度和长循环寿命。而赝电容器具有较高的能量密度，可以实现更长时间的能量储存。　　功率密度：双电层电容器因为电解质中离子迁移速度快，具有较高的功率密度，适用于需要快速充放电的应用。赝电容器的功率密度相对较低。　　循环寿命：双电层电容器由于电荷分离和电解质中离子迁移的机制，具有较长的循环寿命，可进行数百万次的充放电循环。而赝电容器的循环寿命较短，通常在数千次左右。　　双电层电容器和赝电容器在结构、工作原理、性能等方面存在明显的区别。选择合适的电容器类型取决于具体应用场景，需考虑的因素包括能量密度、功率密度、循环寿命以及经济可行性等。
2023-11-03 10:07 阅读量：1640
可调电容器怎么构成 可调电容器产品性能与应用
行业新闻

可调电容器怎么构成 可调电容器产品性能与应用

　　可调电容器是电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值的电容器，也叫做半微调电容器。可调电容是没有极性的。　　一、可调电容器产品性能介绍　　可调电容在实际的电路应用中根据其封装方式的不同分为贴片可调电容(SMD),插件可调电容(DIP);根据制造材料的不同又可分为陶瓷可调电容,PVC可调电容,空气可调电容等。通常在实际的电路应 用上微调电容与可调电容是有区别的,表现在: 微调电容:让两极板的距离、相对位置或面积可调,便构成微调电容.它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。　　可调电容一般有陶瓷介质和薄膜介质,陶瓷介质的高频特性好,可以工作在几百MHz甚至以上,而薄膜的高频特性要差一些,但一两MHz还是可以用的。陶瓷可调电容就是介质材料为陶瓷的其容值随动片的转动而连续改变的电容器。　　二、可调电容器在电路中的应用　　可调电容在电路中的应用: 主要的作用是用于与电感线圈等振荡元件 来调整谐振频率 ,可调电容在实际应用中具有与固定电容相同的功能,但是他的灵活性在于可以调整容量大小,通过改变这一数据,来实现与电感等元件实现电路的共振。通常体现可调电容的一个重要指标就是共振频率的高低,共振频率越高,其精密度就越好。　　三、可调电容器构成　　可调电容器是由两片或者两组小型金属弹片中间夹着介质制成的,调节的时候,改变两片之间的距离或者面积。半可调电容器的外形:一般没有柄,只能用螺钉旋具调节,因此常用在不需要经常调节的地方。
2023-11-02 09:51 阅读量：1640
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
TL431ACLPR Texas Instruments
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
BP3621 ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
TPS63050YFFR Texas Instruments
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
电容器充电放电 片式多层瓷介电容器 玻璃电容器 抗谐型智能电容器 并联电容器 电热电容器 纸介电容器 薄膜电容器 串联电容器 陶瓷电容器 可调电容器 氧化铌电容器 安规电容器 云母电容器 电容器
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。