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超级电容器（supercapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。 超级电容器向快速充电与大功率发展
充电1分钟即可驱动小型笔记本电脑运行近1个半小时--在2004年10月于幕张MESSE举行的IT博览会“CEATEC JAPAN”上，这种快速充电的演示成了人们关心的话题。
一般笔记本电脑的充电电池要充满电至少需要1个小时。但“双电层电容器”却大幅缩短了这一时间。超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理。超级电容器也可以分为两类：（1）以活性炭材料为电极，以电极双电层电容的机制储存电荷，通常被称作双电层电容器(DLC);(2)以二氧化钌或者导体聚合物等材料为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器。
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作为一种新型储能元件，电化学电容器的电容量可高达法拉级甚至上万法拉，能够实现快速充放电和大电流发电，并比蓄电池具有更高的功率密度(可达1,000W/kg数量级)、和更长的循环使用寿命(充放电次数可达10万次)，同时可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染。这些特点使得电化学电容器在电动汽车、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前景。有业内专家预测，仅就中国市场而言，目前的年需求量可达2,150万只，而整个亚太地区的总需求量则超过9,000万只。美国市场研究公司Frost & Sullivan不久前发布的一份报告也预计，2002年到2009年之间，全球超级电容器产业的产量和销售收入这两项数据将分别以157%和49%的年复合增长率保持高速增长。 超级电容半永久性使用无需更换
传统的充电电池由于通过电解液与电极之间发生的化学反应来产生电力，因此充电时需要花费一定的时间。经过多次充电和放电后，电解液逐渐分解、材料变质，性能也随之下降，用上几年后大都需要更换。与此相比，电容器不产生化学反应，可以直接将电力贮存起来。不仅充电所需的时间非常短，还能在瞬间释放出大量电流，输出功率很大。由于充电和放电可反复进行数十万次以上，所以基本上无需更换，可以半永久性地使用。
但原有的电容器存在能量密度低的缺点，如果电流强的话不能长时间保持。因此，像原来钮扣型电容器那样的小型产品，只能作为电子设备内存等部件的备用电源来使用。
近年来，能量密度得到提高的大容量电容器相继问世，但尺寸也随之增大。因此应用范围被局限于混合动力卡车等对尺寸要求不太严格的产品。前面提到的演示活动使用的电容器就属于这一类，长宽都是20cm，厚度在5cm左右。
从近来的发展趋势来看，电容器电池大幅度减小尺寸已经指日可待。因为能量密度可望提高到与镍氢充电电池相当的水平。干电池大小的镍氢电池产品已经得到广泛普及。也就是说，可快速充电、半永久性使用的充电电池也已经有望将体积减小到只有干电池的大小。
超级电容器为何不同与传统电容器
超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。
传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。
超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10
Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。
超级电容器充放电时间
超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。
超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1-2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5-10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全
超电容有哪些优点：
在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；
超电容有哪些缺点：
如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；
超级电容器与电池的比较
超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。 超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。
超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。
如何选择超级电容器
超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征：瞬时流向负载大电流；瞬时功率保持应用的特征：要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用：断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。
下面提供了两种计算公式和应用实例：
C(F)：超电容的标称容量；
R(Ohms)：超电容的标称内阻；
ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；
Uwork(V)：在电路中的正常工作电压
Umin(V)：要求器件工作的最小电压；
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t(s)：在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间；
Udrop(V)：在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；
I(A)：负载电流；
瞬时功率保持应用
超电容容量的近似计算公式，该公式根据，保持所需能量=超电容减少能量。
保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；
超电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，
因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)
实例：
假设磁带驱动的工作电压5V，安全工作电压3V。如果直流马达要求0.5A保持2秒（可以安全工作），那么，根据上公式可得其容量至少为0.5 F。
因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。因而，可以将两电容器串联。如两相同的电容器串联的话，那每只的电压即是其标称电压2.5V。
如果我们选择标称容量是1F的电容器，两串为0.5F。考虑到电容器－20％的容量偏差，这种选择不能提供足够的裕量。可以选择标称容量是1.5F的电容器，能提供1.5F/2=0.75F。考虑－20％的容量偏差，最小值1.2F/2＝0.6F。这种超级电容器提供了充足的安全裕量。大电流脉冲后，磁带驱动转入小电流工作模式，用超电容剩余的能量。
在该实例中，均压电路可以确保每只单体不超其额定电压。
脉冲功率应用
脉冲功率应用的特征：和瞬时大电流相对的较小的持续电流。脉冲功率应用的持续时间从1ms到几秒。设计分析假定脉冲期间超电容是唯一的能量提供者。在该实例中总的压降由两部分组成：由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。关系如下：
Udrop=I(R+t/C)
上式表明电容器必须有较低的R和较高的C压降Udrop才小。
对于多数脉冲功率应用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F为例。它的内阻Ｒ可以用直流ESR估计，标称是0.075Ohms(DC ESR=AC ESR*1.5＝0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。额定容量是1.5F。对于一个0.001s的脉冲，t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脉冲t/C也小于0.0067Ohms，显然R（0.090Ohms）决定了上式的Udrop输出。
实例：
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GSM/GPRS无线调制解调器需要一每间隔4.6ms达2A的电流，该电流持续0.6 ms。这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA卡上。笔记本的和PCMCIA连接的限制输出电压3.3V+/-0.3V笔记本提供1A 的电流。许多功率放大器（PA）要求3.0V的最小电压。对于笔记本电脑输出3.0V的电压是可能的。到功率放大器的电压必须先升到3.6V。在3.6V的工作电压下（最小3.0V），允许的压降是0.6V。
选择超级电容器（C：0.15F,AC ESR：0.200Ohms,DC ESR：0.250Ohms）。对于2A脉冲，电池提供大约1A，超电容提供剩余的1A。根据上面的公式，由内阻引起的压降：1A×0.25Ohms=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。
结论
不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算．当电路的工作电压超过超电容的工作电压时，
可以用相同的电容器串联．一般地，串联应该保持平衡以确保电压平均分配．在脉冲功率应用中由超电容内阻引起的压降通常是次要因素。电容器超低的内阻提供一种克服传统电池系统阻抗大的全新的解决方案。超级电容器使用注意事项
1、超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。
2、超级电容器应在标称电压下使用：
当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。机读答题卡
3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
4、超级电容器的寿命：
外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。
gps追踪系统5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降：
由于超级电容器具有内阻较大的特点，在放电的瞬间存在电压降，ΔV=IR。
6、使用中环境气体：
超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀，导致断路。
7、超级电容器的存放：
超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。
8、超级电容器在双面线路板上的使用：
当超级电容器用于双面电路板上，需要注意连接处不可经过电容器可触及的地方，由于超级电容器的安装方式，会导致短路现象。
9、当把电容器焊接在线路板上时，不可将电容器壳体接触到线路板上，不然焊接物会渗入至电容器穿线孔内，对电容器性能产生影响。
10、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。
11、在焊接过程中避免使电容器过热：
若在焊接中使电容器出现过热现象，会降低电容器的使用寿命，例如：如果使用厚度为1.6mm的印刷线路板，焊接过程应为260℃，时间不超过5s。
12、焊接后的清洗：
在电容器经过焊接后，线路板及电容器需要经过清洗，因为某些杂质可能会导致电容器短路。
13、将电容器串联使用时：
当超级电容器进行串联使用时，存在单体间的电压均衡问题，单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压，从而损坏这些电容器，整体性能受到影响，故在电容器进行串联使用时，需得到厂家的技术支持。
14、其他：
在使用超级电容器的过程中出现的其他应用上的问题，请向生产厂家咨询或参照超级电容器使用说明的相关技术资料执行
法拉电容用于主电源瞬间波动或瞬间停电的备用电源
在一些电子设备中，由于电机、继电器、蜂鸣器或显示器的起动而造成电路电压的瞬间降低，以致于造成记忆错误或电路误动作，利用法拉电容器可以起到稳定电压的作用。另外，在电池供电的仪器中，由于振动等原因，很有可能产生瞬间断电的情况，这时用铝电解电容也可起保护记忆或维持电路工作的作用。但是，当电路工作电流相对较大时，法拉电容无疑是最佳选择。在摄像机系统、出租车计价器、汽车音响系统、汽车电子仪器及手持商用机、打字机以及文字处理机等。
法拉电容在汽车能源再生系统的应用
当汽车制动时，发动机制动中仍有运转过程。为了使能源快速回收，一般用蓄电池来回收它，但由于频繁的快速充电降低了蓄电池的使用寿命。而使用法拉电容几乎能够将能源近乎100%地快速回收，然后再向负载及电池输送电能，以实现能源的有效利用。同时，由于法拉电容具较大的放电功率，因此在汽车起动和加悚过程中可使蓄电池的寿命延长，并使组数减少，从而减轻车体自身重量。
在负载侧有电动机或传动装置等强负载系统中，当大负载突然起动时，一般都需要一个很大的瞬间电流，这时，如果电源能量不足，电源电压将瞬间下降，从而使控制电路产生误操作，如果增大电源容量，对于平常不需大电流的工作场合来说，这显然是一种浪费。而在系统中增加大功率法拉电容就可用较小容量的电源刷驱动较大的负载。
DVD ，数码相框，手机等数码产品应用方案：
主电源停电及关断期间的后备用电源.在关机及更换电源时，随机存储器中的信息、时钟等记忆信息需要用备用电源来维持，在这种情况下，采用法拉电容可保护这些信息，保护时间可根据电路条件和法拉电容的容量达到几分钟到几个月不等（断电后待机时间的长短主要取决于电路本身功耗。功耗大，待机时间短；功耗小，待机时间长;
利用该电源电路可在数字调谐系统中记忆无线电台、记录时间及维护时钟；在出租车计价计程系统中保持原始数据；在电话电路中，可以实现号码记忆、重拨和自动应答等功能；另外，在VCR中，由于微型计算机被法拉电容支持着，因此在主电源停电时仍可继续录制电视节目。
超级电容器在税控收款机上的应用
税务部门推广使用税控装置，运用国际先进的监控手段堵塞发票漏洞，相当于给每一台税控装置装上了类似飞机的“黑匣子”，能储存企业近期的经营信息、开发票的情况等，于是出现了一系列的税控产品，如税控收款机、IC卡税控加油机。
此类税控装置都应该具有断电保护功能，即当出现突然断电时，仍能将数据存储，并能进行短时间IC 读写卡的操作过程，这时需要有后备电源作保护。一般常用的方法是利用蓄电池进行供电，但存在某些弊端，如下表。超级电容器又叫法拉电容，是一种新型的储能元件，其特性介于电池及普通电容器之间，可以作为税控装置可靠的后备电源。在断电时，由超级电容器为控制电路提供能量，CPU可在
短时间执行数据存储过程，读写完成后，电容器再提供瞬间脉冲电流（几A），将IC卡弹出
超级电容器在道钉灯、太阳能光伏产品上的应用
◆◆LED：高亮发光二极管
◆R1，R2：限制电阻
◆C：陶瓷电容
◆D1：普通二极管
◆K：受控开关
◆工作过程简述如下：
当白天光线较强时，光电转换器将光信号转换为
电信号通过二极管给超级电容器充电，受控开关
K处于断开，LED不亮；夜间光线弱时，光电转
换器停止向超级电容器充电受控开关K导通，超
级电容器开始向LED放电，直至光电转换器再次
工作。
◆超级电容器充放电时间计算方法
一般应用在太阳能指示灯上时,LED都采用闪烁发
光，例如采用一颗LED且控制每秒闪烁放电持续时间为0.05秒，对超级电容器充电电流100mA,LED放电电流为15mA.
下面以2.5V50F在太阳能交通指示灯上的应用为例，超级电容器充电时间计算如下：
C×dv=I×t
C: 电容器额定容量；
V：电容器工作电压；
I：电容器充电；
t: 电容器充电时间
故2.5V50F超级电容器充电时间为：
t =(C×dv)/I
=(50×2.5)/0.1
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