超级电容电池(阿昆聊“超级电容器”（EDLC），容量大到可以当电池用了。)-华海博客

阿昆聊“超等电容器”（EDLC），容量大到可以当电池用了。

假如各位有印象的话，第一次听到“超等电容”这个词应该是在初三的物理讲义中电学那一块，这是阿昆我的第一影象（不晓得对错，各位可以验证一下）。

电子专业的伙伴关于电容是再熟习不外的，平常交往的最多的就是平凡陶瓷电容、电解电容、钽电容等，容量从几PF（皮法）到几千uF都有。

电容的单位有pF,nf、uF、F，他们之间是什么干系呢？

1F=1000000uF

1uF=1000nF

1nF=1000pF

1F=1000000000000pF(数不外来）

这些贴片小电容容量寻常从几PF到10多uF.

而这一类电解电容的容量从几十uF到上千uF

寻常的电路中使用到的电容寻常容量是从pF-uF级别，而F（也就是法拉）这个单位仅有在我们今天聊的”超等电容“（EDLC)中存在。

如上图，都是几种超等电容的表面。他们的容量寻常是以F为单位了。

上图是超等电容在电路板中的一个典范使用，就是给芯片供电，确保即使电源断电历程中也能坚持时钟（时间）信息。假如有履历的伙伴会注意到平常我们的电子手表、电子记事本，即使没有电几天，只需重装新装电池，时间也又规复正常准确，那就是由于有超等电容的存在，它使用他的电能坚持了芯片的时钟信息不休处于事情形态。但是电脑主板上也有一个纽扣电池，谁人是坚持电脑BISO信息的，就算关电，电脑的干系启动设相信息照旧在电脑中存储着的。原理是一样，这个电池就相当于纽扣电池。

简便地说，超等电容是一种容量十分十分十分宏大的电容（和我们平凡用的电容比）。

常规情况上，我们可以将超等电容看作是一个可充电电池，由于容量宏大，可以存储更多电荷。超等电容与电解电容的最大区别是其电子双层架构，它能完成更高的容量。

　　电容值在数十法拉支配的早前超等电容体积较大，主要用于大型电源装备。小体积低电压的超等电容则常用作消耗电子装备中的短期备用电源（如上案例）。

底下依据某厂商消费的超等电容来先容一下超等电容EDLC的干系参数特性，供各位参考。

1、特性

可用作充电电池及后备电源
具多数十万次充电放电循环次数
不含有毒质料，如镍和镉

2、寿命

超等电容具有二次电池更恒久的寿命，但寿命也不是无穷长的。其寿命的停止没效形式为等效串联电阻ESR上升，或容量低落。实践的停止寿命取决于实用使用要求。

长时置于低温，高电压和高电流将会招致ESR上升或容量低落。这些参数低落可以延伸超等电容的使用寿命。

圆筒型的EDLC具有与电解电容相相似的布局、电解液、铝壳和胶料。多年使用后，EDLC内电解液也会干枯。同电解电容一样，招致ESR上升，寿命停止。

3、电压

EDLC同平凡的电容一样，是有额外的事情电压。电压值是基于其在最高额外温度下最长命命来设定。假如使用电压超出了保举电压，后果会招致寿命延长。假如电压持续高，EDLC内将会产气愤体，招致漏液或防爆决裂。

4、极性

EDLC的电极计划具有相对称的特性，南北极有相似的本钱。在超等电容初次组装时，任一电极都可定为正极或负极。但在100%质量测试时第一次充电，其电极将会构成极性化。每一个超等电容负极框或标记来标识极性。只管可以低落到零电压，其电极照旧会保存十分少的电荷。固然之前充电的EDLC会放电至-2.5V，且在容量或ESR方而至极低，但照旧不应该举行反极使用。

在一朝向上保存的电荷越久，EDLC就变的越极性化。假如一朝向上长时充电后再反向充电，EDLC的寿命将会大大延长。

5、情况温度

EDLC超等电容依据使用特点分了DRE（高能量高密度、DRL（高能量大功率低阻抗）等种别。此中DRE系列对电容的标准温度范围是-25度–70度，DRL系列电容的标准温度范围为-40度到60度。温度以及电压会对EDLC寿命有影响。

寻常来说，温度每上升10度，EDLC就会延长一半。因此，尽约莫在最温度低度下使用EDLC以低落内里劣化与ESR电阻上升。

在低于室温下，可使用稍高于额外事情电压而不形成内里劣化和寿命延长。

在温度低下提升使用电压可抵消ESR的上升。

低温下ESR的上升会招致EDLC永世性劣化电解分析。

在温度低下，因电解液粘性的提升及离子挪动，ESR上升只是一种暂时征象。

6、放电特性

超等电容EDLC放电时电压呈斜线。在确定使用时的容量与ESR要求时，思索耐压放电和电容性放电因素是很紧张的。在高脉冲电流使用时，内阻值（ESR）是最为紧张的。在低电流长时间使用时，电容放电特性最为紧张。

在I电流下放电t秒时，电压低落Ｖdrop公式为：

Vdrop=I(R+t/C)

在脉冲电池使用时，需使用ESR低的超等电容。

在低电流使用时，应使用高容量的超等电容。

7、充电特性

EDLC超等电容可用种种办法充电，包含恒定电流，恒定功率，恒定电压或与能量存储器、如电池、直流转换器举行并联。

假如EDLC与电池并联，加一个低阻值串联电阻将会提升电池的寿命。

假如使用串联电阻，需确保EDLC电压输入端是直接与使用器毗连，而不是经过电阻与使用器毗连，不然EDLC的低ESR没效。在高脉冲电放逐电时，很多电池体系寿命会低落。

EDLC发起最大的充电电流I按以下办法盘算：

VW为充电电压，R为超等电容的ESR

I=VW/5R

持续大电流或高电压充电，EDLC将过分发热。过分发热会招致ESR提升。气体产生，寿命延长，漏液。假如要使用高于额外值的电流或电压充电需与产家接洽。

8、自放电与泄电流

以不同办法举行丈量时自放电和泄电流在实质上是相反的，由于EDLC在布局上，从正极到负极具体高的耐电流特性。也即说为保存电容电荷，必要少数的分外电流，此称为泄电流。

当充电电压移除，电容不在负荷时，分外的电流会促使EDLC放电，此称为自放电电流。

为丈量实践的泄电流或自放电数值，因布局缘故，EDLC必需充电100小时以上。EDLC可模仿为几个并联的电容。每一个都有不同的ESR阻值。低串联电阻值的电容器能敏捷充电从而提升终端电压到达充电电压值的一个水平。但在充电电压移除时，假如这些并联的电容器之中有未完全充电的话，电容器将会放电到具有较高串联电阻的并联电容器中。后果就是终端电压将会低落，构成高自放电电流。需注意容量越高，完全充电时间越久。

9、EDLC系列设置

单个DRE系列的超等电容电压限定为2.5V，DRL系列的限定在2.7V。因很多使用要求高电压，EDLC可计划为串联以提升事情电压。确保单一的EDLC的电压不凌驾其最大的额外事情电压是很紧张的。不然会招致电解液分析，气体产生，ESR上升，寿命延长。

充电和放电时，在稳压下因容量和泄电流差别，将会产生电容器电压不屈衡征象。在充电时，串联电容器将起到电压分派作用，因此低容值单体将会承受更大的电压。比如：2个1F电容器举行并联，一个电容器容量为20%，一个为-20%，电压经过电容器最差性况为：

VCAP2=VS×（CAP１/(CAP1+CAP2)

此中CAP1具有20%容量

VS=5V

VCAP2=5*（1.2/(1.2+0.8))=3V

从以上可看出，为制止超出3V浪涌电压范围，串联电容器的容量值应在20%公差范围内。在选择上，一个切合的主动电压均衡电路可用来低落因容值不屈衡而产生的电压不屈衡。需注意到大大多的电压均衡办法都取决于具体使用。

10、被动电压均衡

被动电压均衡可用电压分派电阻与每个个EDLC并联完成。这可让电流从高电压到EDLC崇高至低电压的EDLC上从而完成电压均衡。最紧张的是选择均衡电阻值以提供EDLC更高电流的活动而不增长EDCL泄电流。需记取在低温下泄电流是会上升的。

被动电压均衡只在不常常举行充放电使用和使用能承受均衡电阻的分外电流负载时保举使用。发起选择的均衡电阻应有提供最差EDLC泄电流50倍以上的分外电流（依据最高使用温度选择3.3K-22K电阻）。只管更大阻值均衡电阻在大大多情况下也能事情，但其不成能在不婚配的电容器串联时起到保护作用。

11、主动电压均衡