法拉電容

什么是超級電容
  超級電容器（supercapacitor），又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。

超級電容半永久性使用無需更換   
  傳統(tǒng)的充電電池由于通過電解液與電極之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力，因此充電時需要花費一定的時間。經(jīng)過多次充電和放電后，電解液逐漸分解、材料變質(zhì)，性能也隨之下降，用上幾年后大都需要更換。
    與此相比，電容器不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可以直接將電力貯存起來。不僅充電所需的時間非常短，還能在瞬間釋放出大量電流，輸出功率很大。由于充電和放電可反復(fù)進行數(shù)十萬次以上，所以基本上無需更換，可以半永久性地使用

超級電容器充放電時間
  超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的。實際上決定于電容器單體大小，對于匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。另一放電率的限制條件是熱，反復(fù)地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導(dǎo)致斷路。
超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數(shù)τ在1-2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5-10s（由于電極的特殊結(jié)構(gòu)它們實際上得花上數(shù)個小時才能將殘留的電荷完全
超電容有哪些優(yōu)點：
  在很小的體積下達到法拉級的電容量；無須特別的充電電路和控制放電電路；和電池相比過充、過放都不對其壽命構(gòu)成負面影響；從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源；超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；

超級電容器與電池的比較
  超級電容器不同于電池，在某些應(yīng)用領(lǐng)域，它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結(jié)合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來，不失為一種更好的途徑。 
  超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。
  超級電容器的荷電狀態(tài)（SOC）與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算。
  超級電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰俊Ｔ谝恍┕β蕸Q定能量存儲器件尺寸的應(yīng)用中，超級電容器是一種更好的途徑。
  超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
  超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
  超級電容器可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個循環(huán)。

如何選擇超級電容器
  超級電容器的兩個主要應(yīng)用：高功率脈沖應(yīng)用和瞬時功率保持。高功率脈沖應(yīng)用的特征：瞬時流向負載大電流；瞬時功率保持應(yīng)用的特征：要求持續(xù)向負載提供功率，持續(xù)時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型應(yīng)用：斷電時磁盤驅(qū)動頭的復(fù)位。不同的應(yīng)用對超電容的參數(shù)要求也是不同的。高功率脈沖應(yīng)用是利用超電容較小的內(nèi)阻(R)，而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。
下面提供了兩種計算公式和應(yīng)用實例：
        C(F)： 超電容的標稱容量；
        R(Ohms)： 超電容的標稱內(nèi)阻；
        ESR(Ohms)：1KZ下等效串聯(lián)電阻；
        Uwork(V)： 在電路中的正常工作電壓
        Umin(V)： 要求器件工作的最小電壓；
        t(s)： 在電路中要求的保持時間或脈沖應(yīng)用中的脈沖持續(xù)時間；
        Udrop(V)： 在放電或大電流脈沖結(jié)束時，總的電壓降；
        I(A)： 負載電流；
    瞬時功率保持應(yīng)用
    超電容容量的近似計算公式，該公式根據(jù)，保持所需能量=超電容減少能量。
    保持期間所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；
    超電容減少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，

    因而，可得其容量(忽略由IR引起的壓降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)

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