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【科普】超级电容器的分类与优缺点分析

导读: 为了达到高负荷或超负荷电路运行的需要,国内开始推广使用超级电容器,这种器件在性能上比传统电容器更加优越。文中阐述了电容器的原理、基本功能、优缺点等。

  摘要:电容器是储存电荷的常用电子器件,在许多电子设备中得到了广泛的运用。由于新时期行业技术的迅速发展,早期的电路结构逐渐被更复杂的电路形式取代,普通的电容器已经满足不了电路运行的需要。为了达到高负荷或超负荷电路运行的需要,国内开始推广使用超级电容器,这种器件在性能上比传统电容器更加优越。文中阐述了电容器的原理、基本功能、优缺点等。

  常规电容仅能满足结构简单、负荷较小的电路运行要求,对于大负荷的电路运行则难以起到储存电荷的效果。近年来,超级电容器的推广应用有效地解决了大负荷电路运行的难题,保证了电力电子设备使用性能的正常发挥。

  1 超级电容器原理与应用

  超级电容器实际上属于电化学元件,引起电荷或电能储存流程可相互逆转,其循环充电的次数达到10万次。凭借多个方面的性能优势,超级电容器的应用范围逐渐扩大,掌握该装置的原理有助于正常的操作使用。

  1.1 超级电容器的原理

  “双电层原理”是超级电容器的核心,这是由该装置的双电层结构决定的。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压作用于普通电容器的两个极板时,装置存储电荷的原理是一样的,即正电极与正电荷对应、负电极与负电荷对应。而超级电容器除了这些功能外,若其受到电场作用则会在电解液、电极之间产生相反的电荷,此时正电荷、负电荷分别处于不同的接触面,这种条件下的负荷分布则属于“双电层”,原理如图1.因电容器结构组合上的改进,超级电容器的电容储存量极大。此外,如果超级电容器两极板间电势小于电解液的标准电位时,超级电容器则是正常的工作状态,相反则不正常。根据超级电容器原理,其在运用过程中并没有出现化学反应,仅仅是在物理性质上的变化,因而超级电容器的稳定性更加可靠。

图1 超级电容的结构原理

  1.2 超级电容器的应用

  目前,超级电容器凭借强大的储存容量及存储性能,在许多大中小型设备中得到了普遍运用,且涉及到的行业较为广泛。具体运用在:真空开关、仪器仪表、数码相机等微小电流供电的后备电源;太阳能产品以及小型充电产品的充电电池。由于超级电容器的功能优势显着,在使用时可适当添加辅助元件以优化电容器结构,从而进一步增强了超级电容器的结构性能。

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