1、超級電容器的分類與優缺點分析摘要：電容器是儲存電荷的常用電子器件,在許多電子設備中得到了廣泛的運用。由于新時期行業技術的迅速發展，早期的電路結構逐漸被更復雜的電路形式取代，普通的電容器已經滿足不了電路運行的需要。為了達到高負荷或超負荷電路運行的需要，國內開始推廣使用超級電容器，這種器件在性能上比傳統電容器更加優越。文中闡述了電容器的原理、基本功能、優缺點等。常規電容僅能滿足結構簡單、負荷較小的電路運行要求，對于大負荷的電路運行則難以起到儲存電荷的效果。近年來，超級電容器的推廣應用有效地解決了大負荷電路運行的難題,保證了電力電子設備使用性能的正常發揮。1超級電容器原理與應用超級電容器實際上屬于電

2、化學元件，引起電荷或電能儲存流程可相互逆轉，其循環充電的次數達到10萬次。憑借多個方面的性能優勢，超級電容器的應用范圍逐漸擴大，掌握該裝置的原理有助于正常的操作使用。1.1 超級電容器的原理雙電層原理是超級電容器的核心，這是由該裝置的雙電層結構決定的。超級電容器是利用雙電層原理的電容器。當外加電壓作用于普通電容器的兩個極板時,裝置存儲電荷的原理是一樣的，即正電極與正電荷對應、負電極與負電荷對應。而超級電容器除了這些功能外，若其受到電場作用則會在電解液、電極之間產生相反的電荷，此時正電荷、負電荷分別處于不同的接觸面，這種條件下的負荷分布則屬于“雙電層,原理如圖1.因電容器結構組合上的改進，超級電

3、容器的電容儲存量極大。此外，如果超級電容器兩極板間電勢小于電解液的標準電位時，超級電容器則是正常的工作狀態，相反則不正常。根據超級電容器原理，其在運用過程中并沒有出現化學反應，僅僅是在物理性質上的變化，因而超級電容器的穩定性更加可靠。電解液界面。10!。電解液0O000000圖1超級電容的結構原理1.2 超級電容器的應用目前，超級電容器憑借強大的儲存容量及存儲性能，在許多大中小型設備中得到了普遍運用，且涉及到的行業較為廣泛。具體運用在：真空開關、儀器儀表、數碼相機等微小電流供電的后備電皿太陽能產品以及小型充電產品的充電電池。由于超級電容器的功能優勢顯著,在使用時可適當添加輔助元件以優化電容器結

4、構，從而進一步增強了超級電容器的結構性能。2超級電容器的主要功能與普通電容器相比，超級電容器在結構上進行了改進調整，且在原理上得到了優化。但在使用期間超級電容器與常規電容器的功能相近。新型電容裝置的功能集中表現在：旁路、去耦、儲能等方面，這些對于電路運行或存儲電荷都有著明顯的調控作用。具體功能如下：(1)旁路。超級電容器中的旁路電容可以定期儲存電能，但其它元器件在運行中需要能量時，則能及時釋放出電荷維持使用。旁路電容器的最大功能表現于穩壓器電荷輸出的均衡,避免了電荷傳輸混亂而引起電路故障，裝置充電、放電的靈活性較強，如圖2.Voc圖2分路電容原理(2)去耦。去耦主要是針對電路內產生的耦合現象而

5、言，耦合是由于電路中電流、電阻失去均衡而引起的一種噪聲,不利于電路內部載荷的均衡布置。超級電容器使用之后，能有效地消除耦合現象，讓電路中的各項指標參數維持在標準狀態。(3)儲能。無論是普通的電容器或者超級電容器，儲存電荷或電能都是極為關鍵的性能。超級電容器的電荷儲存容量更大，能滿足更多電子元件的使用需求。超級電容器把存儲的能量利用變換器引線傳送至電源的輸出端之后，經過優化處理能進一步強化電容的存儲性能。3新型電容器的不同分類由于超級電容器是一類新型產品，在結構、材料、性能等方面都進行了不同的更新調整。根據不同的內容，對超級電容器進行分類的方法是各不相同的。當前，對于超級電容器的分類般參照電容器

6、的原理、電解質等兩大要素劃分，每一類超級電容器又可分成不同的類別。(1)根據原理分類。根據不同的作用原理，超級電容器主要劃分成雙電層型超級電容器、震電容型超級電容器等兩大類。雙電層型超級電容器，在制造材料上進行了更新處理，如：活性碳電極材料，結合高比表面積的活性碳材料加工后制成電極；碳氣凝膠電極材料，結合前驅材料制備凝膠，再進行碳化活化處理作為電極。震電容型超級電容器，一般采用了金屬氧化物電極材料、聚合物電極材料。前者有：NiOx、MnO2、V2O5等用于正極材料，活性碳等用于負極材料，后者有：PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經P型或N型或P/N型摻雜制取電極。(2)根據電解質分類

7、。電解質是溶于水溶液之后具備導電性能的化合物。超級電容器里的電解質包括：水性電解質、有機電解質等兩種。水性電解質比較普遍的電解質有酸性、堿性、中性之分，不同特性電解質的組成也不相同。如：酸性電解質由36%的H2SO4水溶液構成，堿性電解質由KOH、NaOH等強堿構成等。有機電解質一般選擇LiClO4為主的鋰鹽、teABF4為主的季胺鹽等當成電解質，有時可根據使用需要添加相應的溶劑，如：PC、ACN、GBL、THL等，這些對于超級電容器的性能都有明顯的改善。根據電解質對超級電容器分類方法中，還可以結合電解質的具體狀態詳細分類。如：按照電解質的固態、液態形式又可分為固體電解質超級電容器、液體電解質

8、超級電容器。4超級電容器使用的優缺點超級電容器在使用過程中并非每一個方面都是優越的，這就要求在運用超級電容器時能熟練掌握該裝置的優缺點。受到制造技術的限制，我國在使用超級電容器時還存在安裝、調試等方面的不足。不少設備因盲目使用超級電容器造成電路故障，影響了整個設備性能的發揮。作為電容器的新產品，超級電容器呈現出來的優點要顯著大于缺點。(1)優點。超級電容器是普通電容裝置的升級，在對早期的電容器實施了多個方面的改良。主要優點在：電容量。早期使用的常規電容器，電容存儲量較小，僅能滿足小負荷的電路需求；而超級電容器的電容量級別可達到法拉級，能適合更復雜的電路運行需要。電路。超級電容器對電路結構的要求較低，不需要設置特殊的充電電路、控制放電電路,且電容器的使用時間不會受到過充、過放的影響。焊接。普通電容器無法進行焊接，在安裝超級電容器時可根據需要進行焊接處理，防止了電池接觸不良等現象的發生，提高了電容器元件的使用性能。(2)缺點。通過對超級電容器的性能測試，筆者發現這種新型電容器也存在缺點。如：泄漏。超級電容器安裝位置不合理，容易引起電解質泄漏等問題，破壞了電容器的結構性能。電路。超級電容器僅限于直流電路的使用，這是由于與鋁電解電容器相比，超級電容器的內阻更大，不適合交流電路的運行要求。價格。由于超級電容器是新一代高科技產品，其剛剛推向市場時價格相對較