一文看懂什麼是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器
發布時間:2017-06-29 責任編輯:wenwei
【導讀】在儲能產品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作範圍、超高安全性、超長壽命等儲能特點的超級電容(法拉級電容)單獨使用,以及與其他儲能產品的複合使用成為主流。對於使用者而言,選擇適合的超級電容至關重要。
在儲能產品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作範圍、超高安全性、超長壽命等儲能特點的超級電容(法拉級電容)單獨使用,以及與其他儲能產品的複合使用成為主流。對於使用者而言,選擇適合的超級電容至關重要。
1.超級電容的特性
讓我們從功率特性、儲能特性、環境特性和安全特性等方麵了解下。
超級電容首先是個電容,電容做到法拉級是前所未有的事情。“超級”二字,即與一般的電容相比,其具有超大電能量存儲能力,而同時它還保留了超強的功率特性。這為某些應用——快充快放、快充慢放(長放電時間)、慢充快放提供了機會。
此外,超級電容還具備其他一些獨特的儲能優勢:
環境:超級電容器的工作溫度為-40℃~70℃,基本滿足大部分環境要求;
安全:針刺、擠壓、振動、衝擊、燃燒等都不會爆炸;
壽命:充放電可達1百萬以上循環,一般應用10年以上不成問題。
2.哪些情景會應用到超級電容器?
如(ru)果(guo)你(ni)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian),具(ju)有(you)大(da)功(gong)率(lv)特(te)性(xing),還(hai)需(xu)一(yi)定(ding)能(neng)量(liang)驅(qu)動(dong)用(yong)電(dian)器(qi),長(chang)期(qi)免(mian)維(wei)護(hu),在(zai)寬(kuan)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)使(shi)用(yong),特(te)別(bie)是(shi)零(ling)下(xia)三(san)四(si)十(shi)度(du)對(dui)安(an)全(quan)性(xing)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)嚴(yan)格(ge)的(de)場(chang)合(he),是(shi)時(shi)候(hou)選(xuan)擇(ze)一(yi)款(kuan)合(he)適(shi)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)。
瞬間大功率,如無人機彈射裝置;
短時間電流供給,如警用手電筒;
頻繁加速(下行)減速(上行)的工況,如製動能量回收裝置;
極端嚴寒天氣或電池失效狀態下的柴油車輛發動;
風力發電、太陽能光熱發電、核能等發電端的備用電源;
各類長壽命、 高可靠、免維護、高功率密度備用電源;
3.選擇超級電容器前應該知道的信息
那(na)麼(me)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)你(ni)的(de)需(xu)求(qiu)?超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)有(you)哪(na)些(xie)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)參(can)數(shu)呢(ne)?以(yi)集(ji)星(xing)科(ke)技(ji)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)產(chan)品(pin)體(ti)係(xi)來(lai)進(jin)行(xing)說(shuo)明(ming)。其(qi)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)有(you)電(dian)壓(ya)(V)、容量(F)和額定電流(A)。

超級電容具體應用中的功率要求、放電時間及係統電壓變化對器件選擇起決定作用。簡單來說,兩類參數是必須明確: 1)工作電壓範圍;2)功率輸出值或者持續多長時間的電流輸出。
4.如何計算所需超級電容器容量
(1)恒電流,即超級電容工況中的電流和持續時間一定的情況下:
C=It/( Vwork -Vmin)
例如:工作起始電壓 Vwork=5V;工作截止電壓 Vmin=4.2V;工作時間 t=10s;工作電源 I=100mA=0.1A所需電容容量為:
C =0.1*10/(5 -4.2)=1.25F
此種情況選擇容量為5.5V1.5F的產品即可。
(2)恒功率,即功率輸出值一定的情況下
C*ΔU2/2=PT
例如,200KW功率下持續放電10秒,工作電壓範圍為450V-750V,所需電容容量:
C=220kw10/(7502-4502)=11F
故電壓在750V以上11F容量的電容器(儲能係統)能夠滿足此需求。
如計算後的電容容量不在單體範圍內,可將多個超級電容器串並聯組成模組,以滿足客戶具體所需。
多電容器並聯計算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
多電容器串聯計算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
5.其他產品選擇的建議
(1)高電壓係列產品在多數情況下具有優勢
多家公司推出的2.85V和3.0V產品,那麼高電壓產品有哪些優勢?
壽命指數(1,000,000循環壽命)不變,相同體積下,比功率和比能量提升。
功率和能量不變的情況下,減少單體數量,降低整體係統重量,實現係統優化設計。

(2)滿足特殊需求
若遇特殊應用需求,單純的電壓值參考意義並不大。例如65℃以上高溫,2.5V係列產品不失為一個好選擇。需要注意的是,同所有電化學元器件一樣,環境溫度會極大影響超級電容器的壽命,高溫環境下每降低10℃,壽命將增加一倍。
本(ben)文(wen)未(wei)對(dui)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)的(de)結(jie)構(gou)和(he)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)說(shuo)明(ming),因(yin)非(fei)量(liang)化(hua)的(de)參(can)數(shu)對(dui)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)的(de)實(shi)際(ji)選(xuan)擇(ze)意(yi)義(yi)並(bing)不(bu)大(da)。需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi),目(mu)前(qian)尚(shang)無(wu)萬(wan)能(neng)的(de)儲(chu)能(neng)元(yuan)器(qi)件(jian),多(duo)種(zhong)儲(chu)能(neng)器(qi)件(jian)複(fu)合(he)使(shi)用(yong)成(cheng)為(wei)最(zui)佳(jia)選(xuan)擇(ze)。同(tong)樣(yang)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)利(li)用(yong)其(qi)他(ta)儲(chu)能(neng)器(qi)件(jian)來(lai)發(fa)揚(yang)自(zi)己(ji)的(de)優(you)點(dian),揚(yang)長(chang)避(bi)短(duan),也(ye)正(zheng)在(zai)成(cheng)為(wei)主(zhu)流(liu)。
(來源:中國電子應用網)
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