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【超級(jí)電容充電】超級(jí)電容是什么丨超級(jí)電容是如何進(jìn)行充電的
超級(jí)電容是什么？你可以將超級(jí)電容理解成內(nèi)阻很小的電池。
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超級(jí)電容充電很簡(jiǎn)單，只要不過其尖峰電壓就行，至于超級(jí)電容的放電，電壓是下降的，而電流是根據(jù)負(fù)載來定的，一般后端負(fù)載的電阻是變化的，不是恒定的，如果是恒定的，那電流也是下降的。
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超級(jí)電容，又名電化學(xué)電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。
它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲(chǔ)存電能。但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。
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超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)上的具體細(xì)節(jié)依賴于對(duì)超級(jí)電容器的應(yīng)用和使用。由于制造商或特定的應(yīng)用需求，這些材料可能略有不同。所有超級(jí)電容器的共性是，他們都包含一個(gè)正極，一個(gè)負(fù)極，及這兩個(gè)電極之間的隔膜，電解液填補(bǔ)由這兩個(gè)電極和隔膜分離出來的兩個(gè)的孔隙。
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超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)如圖所示．是由高比表面積的多孔電極材料、集流體、多孔性電池隔膜及電解液組成。電極材料與集流體之間要緊密相連，以減小接觸電阻；隔膜應(yīng)滿足具有盡可能高的離子電導(dǎo)和盡可能低的電子電導(dǎo)的條件，一般為纖維結(jié)構(gòu)的電子絕緣材料，如聚丙烯膜。電解液的類型根據(jù)電極材料的性質(zhì)進(jìn)行選擇。
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超級(jí)電容器的部件從產(chǎn)品到產(chǎn)品可以有所不同。這是由超級(jí)電容器包裝的幾何結(jié)構(gòu)決定的。對(duì)于棱形或正方形封裝產(chǎn)品部件的擺放，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是基于對(duì)內(nèi)部部件的設(shè)置，即內(nèi)部集電極是從每個(gè)電極的堆疊中擠出。這些集電極焊盤將被焊接到終端，從而擴(kuò)展電容器外的電流路徑。
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對(duì)于圓形或圓柱形封裝的產(chǎn)品，電極切割成卷軸方式配置。最后將電極箔焊接到終端，使外部的電容電流路徑擴(kuò)展。
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其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。
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突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬，是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種。
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根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理的不同可以分為以下兩類：
1、雙電層電容：是在電極/溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對(duì)峙而產(chǎn)生的。對(duì)一個(gè)電極/溶液體系，會(huì)在電子導(dǎo)電的電極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層。當(dāng)在兩個(gè)電極上施加電場(chǎng)后，溶液中的陰、陽(yáng)離子分別向正、負(fù)電極遷移，在電極表面形成雙電層；撤消電場(chǎng)后，電極上的正負(fù)電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定，在正負(fù)極間產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的電位差。這時(shí)對(duì)某一電極而言，會(huì)在一定距離內(nèi)(分散層)產(chǎn)生與電極上的電荷等量的異性離子電荷，使其保持電中性；當(dāng)將兩極與外電路連通時(shí)，電極上的電荷遷移而在外電路中產(chǎn)生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。
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2、法拉第準(zhǔn)電容：其理論模型是由Conway首先提出，是在電極表面和近表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸脫附和氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的電容。對(duì)于法拉第準(zhǔn)電容，其儲(chǔ)存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲(chǔ)，而且包括電解液離子與電極活性物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。當(dāng)電解液中的離子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加電場(chǎng)的作用下由溶液中擴(kuò)散到電極/溶液界面時(shí)，會(huì)通過界面上的氧化還原反應(yīng)而進(jìn)入到電極表面活性氧化物的體相中，從而使得大量的電荷被存儲(chǔ)在電極中。放電時(shí)，這些進(jìn)入氧化物中的離子又會(huì)通過以上氧化還原反應(yīng)的逆反應(yīng)重新返回到電解液中，同時(shí)所存儲(chǔ)的電荷通過外電路而釋放出來，這就是法拉第準(zhǔn)電容的充放電機(jī)理。
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（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達(dá)到其額定容量的95%以上；
（2）循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1~50萬(wàn)次，沒有“記憶效應(yīng)”；
（3）大電流放電能力超強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%；
（4）功率密度高，可達(dá)300W/KG~5000W/KG，相當(dāng)于電池的5~10倍；
（5）產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；
（6）充放電線路簡(jiǎn)單，無(wú)需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，長(zhǎng)期使用免維護(hù)；
（7）超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；
（8）檢測(cè)方便，剩余電量可直接讀出；
（9）容量范圍通常0.1F–1000F。
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超級(jí)電容的優(yōu)點(diǎn)：
很小的體積下達(dá)到法拉級(jí)的電容量；
無(wú)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(duì)其壽命構(gòu)成負(fù)面影響；
從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源
超級(jí)電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；
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超級(jí)電容的缺點(diǎn)：
如果使用不當(dāng)會(huì)造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；
和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用于交流電路；
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單位介紹編輯
法拉（farad），簡(jiǎn)稱“法”，符號(hào)是F；
1法拉是電容存儲(chǔ)1庫(kù)侖電量時(shí)，兩極板間電勢(shì)差是1伏特1F=1C/1V；
1庫(kù)侖是1A電流在1s內(nèi)輸運(yùn)的電量，即1C=1A·S；
1庫(kù)侖=1安培·秒；
1法拉=1安培·秒/伏特；
電瓶（蓄電池）12伏14安時(shí)的放電量=14*3600*1/12=4200法拉(F)，（注：12伏14安時(shí)電瓶是由2v14安時(shí)6塊串聯(lián)來的，如果改成6快并聯(lián)，就等于2v84安時(shí)，轉(zhuǎn)換為1v就是168安時(shí)）。地球的電容值僅有1-2F左右。
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