超级电容------浅谈电容储能

马赛克

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

wangshu15

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。

wangshu15

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。

wangshu15

[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；

马赛克

您是不是搞这方面工作的业内人士呀
很专业

水穷云起

[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？

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。

wangshu15

[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)

wangshu15

[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

abt-bj

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？