电动车论坛

标题: 超级电容------浅谈电容储能 [打印本页]

作者: wangshu15 时间: 2003-10-31 08:17
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2003/10/31 08:40am 第 1 次编辑]

超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。
超级电容的特性
一、超级电容器特性：
a. 体积小，容量大，电容量比同体积电解电容容量大30~40倍；
b. 充电速度快，10秒内达到额定容量的95%；
c. 充放电能力强；
d. 失效开路，过电压不击穿，安全可靠；
e. 超长寿命，可长达40万小时以上；
f. 充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，真正免维护；
g. 电压类型：2.7v---12.0v
h. 容量范围：0.1F--1000F

二、超级电容与电池比较，有如下特性：
a.超低串联等效电阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）。
b. 超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。
c. 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。
d. 免维护，可密封。
e.温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃。
由此看来，用超级电容储能来驱动电动车，可以从根本上解决铅酸电池制约电动车发展的瓶颈，从某些方面说，比飞轮电池更胜一筹。

作者: 钳工 时间: 2003-10-31 08:32
标题: 超级电容------浅谈电容储能
对电动爱好者来说,这是个特令人鼓舞的消息!俺曾用照像机中闪光灯电容(300微法250V)做过一台节能灯,充一次电(直插市电,瞬间完成)可用十几分钟(三瓦烛光灯)看来超级电容才是方向,但不知造价如何!

作者: wen 时间: 2003-10-31 08:38
标题: 超级电容------浅谈电容储能
关键是放电问题不好克服，因为电压不恒定，很难搞，但应该很有市场前景。

作者: abt-bj 时间: 2003-10-31 08:45
标题: 超级电容------浅谈电容储能
多为类似恒流转恒压（调压）的做法。对此，国外已经有一些资料。国内也有一些人获得成功。

作者: wangshu15 时间: 2003-10-31 09:34
标题: 超级电容------浅谈电容储能
超级电容器具有超级储电能力，它是利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层的原理制成的电容器。
目前市场上可以见到2.5~3.3V 3.3-200F巻绕式、2.5~3.3V 0.33-2.0F扣式和5.5V 0.47-1.5F叠片式系列产品。

超级电容器具有体积小、容量大、电压记忆特性好、可靠性高、使用寿命长、比功率及比能量高、充电迅速、低温特性好等特点。
与电池相比
使用寿命长，无需更换：由于工作时元件内没有化学反应，因而能完全放电而没有明显的老化，故寿命很长，一般能达到反复充放电100000次，这样一方面电路设计时可以采用韧性电路板,且不考虑维修部件,另一方面,不需要保险要求。而电池的使用寿命一般为300－500次左右。
　
可靠性高:由于没有化学反应,它的使用温度范围大于电池,极间短路的危险小

使用方便：用于后备电路时，不需要太多的内部元件,一般只用一只隔流二极管,以防对电源的放电
　
绿色环保：超级电容所使用的为无污染材料，所以它为绿色环保产品，而电池为污染性产品，电池回收已成为国际性问题。

作者: 欧汛 时间: 2003-10-31 10:00
标题: 超级电容------浅谈电容储能
越说越钓我们消费的胃口,我们要实物,要市场化的东西,而不是实验室里的试验品.

作者: abt-bj 时间: 2003-10-31 10:04
标题: 超级电容------浅谈电容储能
电动车辆的电池问题是困扰电动车辆发展的瓶颈所在。目前的铅酸蓄电池、镍氢电池、鋰电池、燃料电池、以及本帖子所述的超级电容都是能源储备的方法，也是以电能替代汽油的出路。
中国已经进入了石油消耗的超级大国行列，这对可持续发展和未来的战争都是威胁。所以，中国科技界把电动汽车的发展作为战略发展而列入了863计划。
对于众多的储能方法，还有需要解决的就是应用手段，产业化等等问题。所以希望能够介绍应用实例及其解决方法。

作者: 啄木鸟 时间: 2003-10-31 11:33
标题: 超级电容------浅谈电容储能
abt-bj ：电容蓄能器，现在能做成多大的功率，电动自行车用行吗？我的概念中电容放电，用在大电流瞬间放电上，做动力源行吗？

作者: 赤脚书生 时间: 2003-10-31 11:43
标题: 超级电容------浅谈电容储能
我看离产业化还要很久

作者: abt-bj 时间: 2003-10-31 13:46
标题: 超级电容------浅谈电容储能
低压的在成本方面比较接近于适用。可是，低压的受控逆变问题比较大。搞电子技术的做电源往往让人看不起，技术人才奇缺，项目空白也非常多。崔工也遇到几乎相同的问题。

作者: 水穷云起 时间: 2003-10-31 13:56
标题: 超级电容------浅谈电容储能
设充电终止电压10V，则1AH=360F，还不考虑电压下降导致的功率下降。若实用按升压至36V，起码1AH用3000F！10AH用3万法拉。

作者: abt-bj 时间: 2003-10-31 14:12
标题: 超级电容------浅谈电容储能
已经实现！

作者: 水穷云起 时间: 2003-10-31 14:16
标题: 超级电容------浅谈电容储能
3万法拉的电容，体积不会小。若要10秒充满，要3万安培电流。

作者: abt-bj 时间: 2003-10-31 14:18
标题: 超级电容------浅谈电容储能
莫斯科的超级电容车充电时间不短。

作者: 赤脚书生 时间: 2003-10-31 19:22
标题: 超级电容------浅谈电容储能
3000法，天了，如是普通电容的话那体积吓死人
超级电容也只能是比普通电容小30-40倍

作者: lh 时间: 2003-10-31 19:51
标题: 超级电容------浅谈电容储能
超级电容（法拉电容、黄金电容）国内也有多家生产。但目前其高昂的价格（每vf近1元）、极大的体积和重量（4wh/kg、4.5wh/l），在电动车上做动力用至少近期内毫无商品意义，如若与电瓶联用倒是可以改善电动车的起步、加速和爬坡性能。

作者: 马赛克 时间: 2003-10-31 20:42
标题: 超级电容------浅谈电容储能
很少见关于超级电容器制造及应用方面的资料
能介绍几本实用的书籍以供学习么？

作者: 崔工 时间: 2003-11-1 10:30
标题: 超级电容------浅谈电容储能
我需要50W.h
哪位帮我算一下:
价格
体积
重量
电压
容量
生产厂

作者: lh 时间: 2003-11-1 10:57
标题: 超级电容------浅谈电容储能
崔工可到下列网址看看，也可搜索“超级电容”，生产厂家和供货商家很多。
http://rukycon.hqew.com/home/A01/news.asp?CatalogID=13103&ContentID=11599

作者: wangshu15 时间: 2003-11-1 11:01
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2003/11/01 11:19am 第 4 次编辑]

1000kw.h=3600000焦耳；
50w.h=180000焦耳；
电容储能U（单位焦耳）：
U=0.5*C*V*V
C：电容容量，单位法拉；
V：你想要的工作电压，单位伏；
再提更具体的条件才可展开讨论。
比如，你想工作在24伏，那么就要用不小于625法拉的电容。

作者: 马赛克 时间: 2003-11-6 16:27
标题: 超级电容------浅谈电容储能
有没有人试过石家庄高达公司的超级电容器呀？
我也是在网上查到的。
这种东西到底实用化没有呢？
http://www.mallbridge.com.cn/product/showdrq.htm

作者: wangshu15 时间: 2003-11-16 17:28
标题: 超级电容------浅谈电容储能
超级电容问答

1.什么是超级电容??
●超级电容是一种新型储能装置，它是靠极化电解液来储存静电能量的电化学装置，又称为电化学双层电容，但是在储能机理上，它是高度可逆的，寿命很长，可以千万次地反复充放电，而且在很大的电流下(10至1000安培)可以快速充放电，此外有很宽的电压范围(0至2.7V)和工作温度范围(-40至+65℃)。?
●超级电容可以看作悬挂在电解液中的两个不起反应的多孔板，板的两端施加一个电压。正极板上的电位吸引负离子，而负极板上的电位吸引正离子。这样就产生两个电容储能层，
一个是在正极板处将电荷分隔开，另一个是在负极板处将电荷分隔分。?
2.超级电容与传统电容有何不同??
●电容是以将电荷分隔开来的方式储存能量的，储存电荷的面积越大，电荷被隔离的距离越小，电容越大。?
●传统电容是从平板状导电材料得到其储存电荷面积的，只有将一很长材料缠绕起来才能获得大的面积，从而获得大的电容。另外传统电容是用塑料薄膜、纸张或陶瓷等将电荷板隔开。这类绝缘材料的厚度不可能做得非常簿。?
●超级电容是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的，这种材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达2000平方米。而超级电容中电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定的，其值小于10埃。?
●巨大的表面积加上电荷之间非常小的距离，使得超级电容有很大的电容。一个超级电容单元的电容值，可以从一法拉至几千法拉。?
3.动力储存超级电容与其它超级电容有何不同??
●要想适用于当今的各种高功率储能能力的应用，超级电容必须有很小的电阻，所以制造超级电容时，要采取特别的工艺措施，保证其等效电阻(ESR)远远小于其它超级电容的ESR。?
●动力储存超级电容很小的ESR意味着高速率充放电情况下有很大的功率储存能力。?
4.超级电容与蓄电池的比较?
●与同样大小传统的电容相比，超级电容所能储存的能量远远大于传统的电容，但与同样大小的蓄电池相比，超级电容所能储存的能量小于蓄电池。虽然在同样尺寸大小的情况下，超级电容的能量性能不及蓄电池，但超级电容的功率性能却优于蓄电池，因为超级电容可以高速率放电，尖峰电流仅受内阻和超级电容大小的限制。故在储能装置的尺寸大小由功率决定时，采用超级电容可能是较好的方案。一般来说，超级电容极好的功率性能与蓄电池良好的储能性能组合在一起可能是最好的方案。须注意的是如果极其频繁地反复放电会造成超级电容温度上升，严重时会造成回路开路。?
●超级电容在其额定电压范围内可以充电至任一电压值，而放电时可以放出所储存的全部电量，但蓄电池只能在很窄的电压范围内工作，而且过放电会造成蓄电池永久性损坏。?
●超级电容可以频繁地释放能量脉冲而不会有有害的后果，但蓄电池如果频繁地释放能量脉冲就会降低寿命。?
●超级电容可以极快地充电，而蓄电池如果快速充电则很快就会损坏。?
●超级电容可以有成千上百次地充放电循环，而蓄电池只有几百次循环。?
5.如何使用超级电容??
●正常情况下，主电源对超级电容充电，当主电源失灵时，超级电容释放能量，填补负载所需功率。?
●在变动负载的情况下，主电源大小可按负载的平均连续功率选择，平常主电源对超级电容充电，出现不能满足负载的尖峰功率要求时，释放能量，填补负载所需功率。?
6.超级电容在电动车辆中如何使用??
●一次电源(主电源)的大小可满足车辆连续平均功率的要求来选择，超级电容与一次电源并联使用。超级电容与一次电源组合在一起应用，主电源的体积、容量、重量、成本都得到降低，也使电池寿命延长。?
●超级电容用来对付起步、加速等尖峰功率的要求，当车辆制动时超级电容吸收制动能量，有利于提高能量利用效率。?
●在车辆中使用超级电容还可改善安全气囊发火、座位安全带系紧、电动门锁门窗以及要求快速响应道路情况的动力悬架等的性能。

作者: wangshu15 时间: 2004-4-14 20:47
标题: 超级电容------浅谈电容储能
超级电容器
超级电容器属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离，两块极板之间为真空（相对介电常数为1）或一层介电物质（相对介电常数为ε）所隔离，电容值为：
　C = ε•A / 3.6 πd •10-6 (μF)
　其中A为极板面积，d为介质厚度
　所储存的能量为：
　E = 1/2 C （ΔV）2
　其中C为电容值，ΔV为极板间的电压降。可见，若想获得较大的电容量、储存更多的能量，必须增大面积A或减少介质厚度d。
　双电层电容器中，采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳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聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于两个电容器串联，如图所示：
　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A），而且电解液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d），根据前面的计算公式可以看出，这种双电层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。

作者: wangshu15 时间: 2004-4-14 20:52
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2004/04/14 08:56pm 第 1 次编辑]

2.产品分类：
超级电容器完全不同于传统的电解电容器，由于特殊的原材料、特殊的制作方法，其单体容量能够超过传统电容器的1000倍以上，在0.6升的体积内就能够达到10000F以上的容量，兼具电池与电容的双重特性，成为一种性能极佳的动力电源。超级电容器满足了市场对高频率、大强度、高循环次数、并符合环保政策的动力电源的需求，在机械、电子、汽车、太阳能等领域有着极好的发展前景。
根据使用目的不同，超级电容器可以分为以下两类：
（1）启动型超级电容器：即轻型的超级电容器，可以输出几秒到几十秒的瞬间大电流，承担设备启动所需要的大功率电能，常用于各类电动汽车和重型机械设备中，单体容量50F以上，50000F以下，可几个到几百个串联使用，组件电压从12VDC直到700VDC以上；
（2）牵引型超级电容器：即重型的超级电容器，可以连续几分钟到几十分钟输出较高强度的电流，在许多场合可以替代传统的蓄电池承担设备驱动所需的电能供应工作，常用于各类电动汽车、机械设备、太阳能系统和电子电器中，单体容量最高可达到100000F以上，可以几个到几百个串并联使用，组件电压从12VDC直到800VDC以上；

作者: 马赛克 时间: 2004-4-22 10:44
标题: 超级电容------浅谈电容储能
您是不是搞这方面工作的业内人士呀
很专业

作者: 水穷云起 时间: 2004-7-29 21:42
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由水穷云起在 2004/07/29 09:44pm 第 1 次编辑]

请问王老师：20000UF1.6V*10，相当于多少WH？我不清楚应该怎么算。如果放电到0.8V能放出多大比例的电量？放到1.2V呢？

作者: onshore 时间: 2004-7-30 23:14
标题: 超级电容------浅谈电容储能
上海已经在做这方面的试验，应用超级电容的无轨电车，在打开空调情况下，充电1-3分钟可行驶3-5公里。具体内容可见几天前的新民晚报。

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 12:30
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2004/08/02 12:33pm 第 1 次编辑]

下面引用由水穷云起在 2004/07/29 09:42pm 发表的内容：
请问王老师：20000UF1.6V*10，相当于多少WH？我不清楚应该怎么算。如果放电到0.8V能放出多大比例的电量？放到1.2V呢？

水工,此问题可分2步

因论坛不支持数学公式上传,只能做在word上,用屏幕截图上传)

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 12:38
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2004/08/02 12:58pm 第 2 次编辑]

现在我们手上有一只2000UF,16V的电容器了.
一个2000UF的电容器.,当它的端电压为16V时,可以储存多少电量?
电容储能U（单位焦耳）：
U=0.5*C*V*V
C：电容容量，单位法拉；
V：电容器两端的端电压，单位伏；
本例:
U=0.5*2000*16*16/100000
=0.256(焦耳)
注意:我们这里电容的计算单位是--法拉!
储电量从焦耳换算成KWH的关系是:
1000kw.h=3600000焦耳；
那么我们上面的电容(2000微法)在端电压为16V时,储存了0.07111111111瓦时的能量

作者: abt-bj 时间: 2004-8-2 12:44
标题: 超级电容------浅谈电容储能
说一个我不好想的问题。电容串连，电容的耐压提升，但是电容的容量下降。所以，串连以后的荷电能力没有增加？

作者: 水穷云起 时间: 2004-8-2 12:55
标题: 超级电容------浅谈电容储能
明白了。
这个做电动自行车电源还是不行。

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 13:00
标题: 超级电容------浅谈电容储能

下面引用由水穷云起在 2004/08/02 12:55pm 发表的内容：
明白了。
这个做电动自行车电源还是不行。

你用的是微法电容肯定不行的;
要用法拉电容.

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 13:03
标题: 超级电容------浅谈电容储能

下面引用由abt-bj在 2004/08/02 12:44pm 发表的内容：
说一个我不好想的问题。电容串连，电容的耐压提升，但是电容的容量下降。所以，串连以后的荷电能力没有增加？

你把每个电容等效的看成单体电池就可理解了

作者: 水穷云起 时间: 2004-8-2 13:04
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由水穷云起在 2004/08/02 01:12pm 第 1 次编辑]

对不起，是我写错了，是20000法的。这有7万瓦时？
不过做电池用电容上的电不可能都放出来。

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 13:20
标题: 超级电容------浅谈电容储能

下面引用由水穷云起在 2004/08/02 01:04pm 发表的内容：
对不起，是我写错了，是20000法的。这有7万瓦时？
不过做电池用电容上的电不可能都放出来。

电动自行车那肯定用不了那么大的,用在汽车上还差不多

作者: wangshu15 时间: 2004-8-2 13:23
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由wangshu15在 2004/08/02 01:38pm 第 4 次编辑]

下面引用由水穷云起在 2004/08/02 01:04pm 发表的内容：
对不起，是我写错了，是20000法的。这有7万瓦时？
不过做电池用电容上的电不可能都放出来。

单只电容放电到0.8V终止,就认为放电终止,10只电容串联的话,就是放电到8V
我用3000法拉10只串联做过试研是很成功的

作者: ◎⌒◎ 时间: 2004-8-2 14:01
标题: 超级电容------浅谈电容储能
现有商品超级电容作电动车动力电源还得提高一个数量级，我认为超级电容动力电源是短期内（三、五年）较有希望的一个方面，比目前高一个数量级的研究成果已见报道。我主要担心安全性问题会限制实用！

作者: Lhz 时间: 2004-8-14 17:28
标题: 超级电容------浅谈电容储能
有用于电摩的超级电容研究吗?

作者: 马赛克 时间: 2004-8-15 12:48
标题: 超级电容------浅谈电容储能
想用超级电容么？
还得耐心等几年哪
首先是性能，然后就是价格了

作者: SDSH 时间: 2004-10-5 01:05
标题: 超级电容------浅谈电容储能

下面引用由钳工在 2003/10/31 08:32am 发表的内容：
对电动爱好者来说,这是个特令人鼓舞的消息!俺曾用照像机中闪光灯电容(300微法250V)做过一台节能灯,充一次电(直插市电,瞬间完成)可用十几分钟(三瓦烛光灯)看来超级电容才是方向,但不知造价如何!

听说国外有小型蓄电池用500~4000C充电,仅5~1秒!

作者: cjs 时间: 2004-10-5 22:29
标题: 超级电容------浅谈电容储能
转贴：上海有望年底用超级电容公交车代替无轨电车
　　提起无轨电车，大家都会联想到车顶上两根长长的“小辫子”， 19日上午，全国首座超级电容公交车快速充电站实验系统在上海张江高科技园区落成，人们试乘了一辆“剪掉辫子”的无轨电车——超级电容公交车。
　　这个实验系统分为电容蓄能变频驱动电车和快速充电景观候车站两个部分，电容公交车利用超级电容器储能，路过充电候车站时按照200安培的电流强度进行3至5分钟的快速充电，在车内冷暖空调开启的条件下，可以持续行驶3至5千米，最高速度达到每小时44千米。
　　这一系统是国内首创，已经达到国际领先水平。它以电力为能源，没有汽车尾气排放污染，与有轨和其它无轨电车相比，没有地面轨道和空中触线网，有利于净化城市空间，提高电车的机动灵活性。与原有的电瓶储电方式相比，电容器储电还解决了电瓶污染问题。
　　超级电容公交车使用全数字矢量交流变频高速技术，开发了智能化电脑控制系统，安装了高电压超大容量的电容器组，改变了国内无轨电车延用传统直流高速技术的历史。车辆在制动时会造成牵引能量浪费，电容公交车利用交流调速技术和超级电容器的组合，能量的回收率最高可达牵引能量的40％以上。
　　超级电容公交车项目由上海市科学技术委员会组织并立项，上海市城市交通管理局、上海巴士电车有限公司、上海奥威科技开发有限公司、上海交大神舟汽车设计开发有限公司等单位根据产需结合的原则，共同完成了这一城市公交的科研项目。
　　目前，上海市有关单位正在抓紧研究示范运行系统的方案，今年底上海市民有望坐上这种没有“小辫子”的无轨电车。

作者: 正好 时间: 2005-2-5 08:48
标题: 超级电容------浅谈电容储能
希望

作者: zyy 时间: 2005-2-5 09:15
标题: 超级电容------浅谈电容储能
那以后就把电瓶车叫成电容车了。
是好成果

作者: 白色玫瑰 时间: 2005-2-23 13:46
标题: 超级电容------浅谈电容储能
在上海如果成功了那在电动车行业相信也不会有太多时间了
我看不懂有关数据比较关心的是电容器如果在电动车上使用他的相对应的功率和使用里程以及他的价格会是怎样的一个数据?

作者: 肄辉 时间: 2005-8-7 18:41
标题: 超级电容------浅谈电容储能
[这个贴子最后由肄辉在 2005/08/07 06:42pm 第 1 次编辑]

下面引用由wangshu15在 2003/11/01 11:01am 发表的内容：
1000kw.h=3600000焦耳；
50w.h=180000焦耳；
电容储能U（单位焦耳）：
U=0.5*C*V*V
...

上公式有误，应是：1KWh=3600000焦耳 (1Wh=3600焦耳)

欢迎光临电动车论坛 (http://ev5s.cn/bbs/)