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超级直流电容器

超级直流电容器

  • 所属分类:电容组合型
  • 浏览次数:
  • 发布日期:2021-01-21 13:50:20
  • 产品概述
  • 性能特点
  • 技术参数

 产品名称 :超级直流电容器 5.5v-2F

     超级电容器又称电化学电容器双电层电容器,是一种新型储能器件,它利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量。

 超级电容器采用活性碳材料制作成多孔碳电极,同时在相对的多孔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到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层。

  由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积),而且电解质与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度),所以这种双电层结构的超级电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。

  目前国际上研究与发展的超级电容器可归为以下几类:双层电容器(Double layer capacitor)   由高表面碳电极在水溶液电解质(如硫酸等)或有机电解质溶液中形成的双电层电容,一个典型双电层的形成原理,显然双电层是在电极材料(包括其空隙中)与电解质交界面两侧形成的,双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量,因此电极材料和电解质对电容量的影响大。一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料,其比表面积可达1000-3000m2/g,比电容可达280F/g。

 赝电容器(Pseudo-capacitor) 由电极表面上或者体相中的二维或准二维空间上发生活性材料的欠电位沉积,形成高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应产生和电极充电电位有关的电容,又称 法拉第准电容;典型的赝电容器是由金属氧化物,如氧化钌构成的,其比电容高达760F/g。但由于氧化钌太贵,现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代; 混合电容器(Hybrid capacitor) 由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。目前在水溶液电解质体系中,已有碳/氧化镍混合电容器产品,同时正在发展有机电解质体系的碳/碳(锂离子嵌入反应碳材料)、碳/二氧化锰等混合电容器。

  此外,若按照电容器采用的电极材料分类,则可分为碳基型、氧化物型和导电聚合物型;而按采用的电解质类型分类,则又分为水溶液电解质型和非水电解质型(主要为有机电解质型)。在有机电解质溶液中,电容器的工作电压可提高至2.5V以上。

  超级电容器作为一种新型能源器件,具有以下主要优点:

 (1)功率密度高   超级电容器的内阻很小,且在电极/溶液界面和电极材料本体内部均能够实现电荷的快速贮存和释放,因此它的输出功率密度高达数千瓦/千克,是任何一种化学电源都无法比拟的,是一般蓄电池的数十倍。

 (2)充放电循环寿命长   超级电容器在充放电过程中只有离子和电荷的传递,没有发生电化学反应而引起相变,因此其容量几乎没有衰减,循环寿命可达万次以上,远远大于蓄电池的充放电循环寿命。

(3)充电时间短   从目前已经做出的超级电容器充电试验结果来看,在电流密度为7mA/cm2时(相当于一般蓄电池充电电流密度),全充电时间只要10~12分钟,而蓄电池在这么短的时间内是无法实现全充电的。

 (4)特殊的功率密度和适度能量密度   对于普通蓄电池来说,如果能量密度高,其功率密度不会太高;而功率密度高,其能量密度则不会太高。但超级电容器在提供1~5kW/kg高功率密度输出的同时,其能量密度可以达到5~20Wh/kg。若将它与蓄电池组合起来,就会组成为一个兼有高能量密度和高功率密度输出的储能系统。

(5)贮存寿命长   超级电容器在充电之后的贮存过程中,虽然也存在微小的漏电电流,但这种发生在超级电容器内部的离子或质子迁移运动是在电场的作用下产生的,并没有出现化学或电化学反应,电极材料在电解质中也是相对稳定的,因此超级电容器的贮存寿命几乎是无限的。

(6)工作温度范围宽   超级电容器可在-50~+75℃的温度条件下工作,性能优于传统电容器和蓄电池。

  超级电容器的应用   

超级电容器的脉冲功率性能、较长的应用产品寿命、能够在极端的温度环境中可靠操作的特点,完全适合于那些需要在几分之一秒至几分钟时间的重复电能脉冲的应用产品,使其成为运输、可再生能源、工业与消费电子以及其它应用产品的蓄能与电力传输解决方案,例如在电动汽车(EV/HEV)、军工、轻轨、航空、电动自行车、后备电源、发电(风能发电、太阳能发电)、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前景。



产品应用范围:

◆后备电源:RAM、雷管、汽车记录仪智能仪表真空开关数码相机、马达驱动

◆储能:智能三表UPS、安防设备、通信设备手电筒、水表、气表、车尾灯、小家电

◆大电流工作:电气化铁路、智能电网控制、混合动力车、无线传输

◆大功率支持:风力发电、机车启动、点火、电动汽车等



系列规格表:

系列名称SP系列
类型名称SP-5R5
额定电压VR5.5V
浪涌电压5.8V
容量范围0.1F-10F
使用温度范围-40℃~+70℃
产品寿命常温循环寿命:25℃,VR到1/2VR之间循环50万次,容量衰减≤30%,内阻变化≤4倍
高温耐久寿命:85℃,保持VR,1000小时,容量衰减≤30%,内阻变化≤4倍

产品性能表:

型号电压V容量F交流内阻mΩ1KHz24h漏电流uA产品尺寸mm
宽度F±1长度A±1高度B±1脚距P
SP-5R5-Z104VYL035.50.1120025.510.5146.8
SP-5R5-Z224VYL165.50.227004.5713.5129
SP-5R5-Z224VYL175.50.226004.5713.5159
SP-5R5-Z334VYL065.50.3360088.516.51512
SP-5R5-Z474VYL065.50.47600108.516.51512
SP-5R5-Z105VYL075.51.0260208.516.52212
SP-5R5-Z155VYL135.51.51403010.520.52215.3
SP-5R5-Z205VYL095.52.0120401325.52317.8
SP-5R5-Z255UYL045.52.5100508.516.52615.3
SP-5R5-Z305VYL115.53.01006010.520.52715.3
SP-5R5-Z405VYL095.54.090801325.52317.8
SP-5R5-Z505VYL115.55.08010010.520.52717.8
SP-5R5-Z505VYL095.55.0901001325.52315.3
SP-5R5-Z505VYL105.55.0801001325.52717.8
SP-5R5-Z505VYL195.55.0901001325.53615.3
SP-5R5-Z805VYL105.58.0601101325.52717.8
SP-5R5-Z805VYL205.58.06011016.532.52220
SP-5R5-Z106VYL195.510401001325.53624

应用领域:

测试方法:


容量

1 恒流放电方法

( 1)测量电路

image.png

                     图1 – 恒流放电方法电路

2 测量方法

◎ 恒流/恒压源的直流电压设定为额定电压(UR)。

◎ 设定表1中规定的恒电流充放电装置的恒定电流值。

◎ 将开关S切换到直流电源,在恒流/恒压源达到额定电压后恒压充电30min。

◎ 在充电结束后,将开关S变换到恒流放电装置,以恒定电流进行放电。

◎ 测量电容器两端电压从U1到U2的时间t1和t2,如图2所示,根据下列等式计算电容量值:

 

image.png

图2 电容器的端电压特性

image.png

 

其中

C  容量(F);

I  放电电流(A);

U1 测量初始电压(V);

U2 测量终止电压(V);

t1 放电电压达到U1的时间(s);

t2  放电电压达到U2的时间(s)。

放电电流I及放电电压下降的电压U1和U2参见表1。

                           

3 设备:A、ARBIN超电容测试系统 B、线性直流稳压电源C、恒流放电装置D、电压记录仪

内阻

测试方法:交流阻抗方法

测量电路

所示测量电路进行测试。

image.png

           图3– 交流阻抗方法电路

测量方法

电容器的内阻Ra应通过下式计算:

image.png

其中

Ra 交流内阻(Ω);

U 交流电压有效值(V r.m.s);

I 交流电流有效值(V r.m.s)。

测量电压的频率,应为1kHz。

交流电流应为1mA至10mA。






使用事项:

超级电容器不可使用在如下状态:

1) 超过标称温度的温度

电容器温度超过标称温度时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,

而且内阻增加,寿命缩短。

2) 超过额定电压的电压

当电容器电压超过标称电压时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,

而且内阻增加,寿命缩短。所以降低使用电压可提高使用寿命。

3) 逆电压或交流电压的加载

1.周围温度对超级电容器的影响

超级电容器的使用寿命受使用温度的影响,一般情况下,使用温度提升10℃,超级电容器的寿命会缩短一半,请尽量在低于最高使用温度的低温环境下使用。超过最高使用温度使用的话,可能会造成特性急剧劣化,破损。

超级电容器的使用温度不仅要确认设备周围温度,内部温度,还要确认设备内发热体(功率晶体管、电阻等)的放射热,纹波电流引起的自行发热温度。此外,还请勿将发热体安装在超级电容器的附近。

2.请按电容器的正负极标识正确使用。

3.请避免在以下环境中使用超级电容器。

a) 直接溅水、盐水及油的环境、或处于结露状态、充满着气体状的油分或盐分的环境。

b) 充满着有害气体(硫化氢、亚硫酸、氯、氨、溴、溴化甲基等)的环境。

c) 溅上酸性及碱性溶剂的环境。

d) 阳光直射或有粉尘的环境。

e) 遭受过度的振动及冲击的环境。

4.在焊接过程中要避免使电容器过热(1.6mm的印刷线路板,焊接时应为260℃,时间不超过5s)。

5.请避免在超级电容器的引出极间或连接板焊点间进行电路配线。

6.过电压及超过工作温度范围等超出额定条件使用时,可能导致压力阀动作,电解液会喷出。因此,请采用已考虑到此异常状况可能发生的设计方法。

7.快速充放电时,充电开始时、放电开始时,会产生由内部阻抗导致的压降(也叫IR降),所以,请采用已考虑到电压变化幅度的设计方法。

8.功率型大容量产品(约10F以上产品)充电状态下如果端子短路,会有数百安培的电流流过,危险。请不要在充电状态下进行安装和拆卸。

9.不要把电容器放入已溶解的焊锡中,只在电容器的导针上粘焊锡。不可让焊接用焊棒接触电容器热缩管。

10.安装后,不可强行扭动或倾斜电容器。

11.超级电容器串联使用时,存在单体间的电压均衡问题。



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