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超级电容测试及应用

导读: 新型能源是当下的热门研究领域,而超级电容作为介于电容器和电池之间的一种新型储能器件,它既有电容器可以快速充放电的特点,又有电池的储能机理。

新型能源是当下的热门研究领域,而超级电容作为介于电容器和电池之间的一种新型储能器件,它既有电容器可以快速充放电的特点,又有电池的储能机理。

超级电容器早期有两个主要的应用领域,第一个是当主能源能量不足时,充当临时备用电源和短时间供电的应急电源。比如:主电源和备用电源切换时的续电(基站及服务器,网络机房,通讯等行业);在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池(电动工具行业,电动大巴等)。第二个主要用途就是充当峰值功率电源。在这些应用中,超级电容器为系统单独提供所需的峰值功率电源或与电池一起在连续工作时提供稳流低功率电源,而在峰值负载时提供一个高功率脉冲。在这里,超级电容器减弱了用电器对电池提供峰值功率的要求,这样就可以大大延长电池的寿命,并减小了电池的整体尺寸。近年来,超级电容器展现出更为广泛的应用前景,特别是在发展混合动力或纯电动汽车领域的应用。超级电容器与电池联合,可以提供高功率输出和高能量输出,既减小了电源的体积,又延长了电池的寿命。

超级电容,又叫双电层电容器或法拉第准电容器,他们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。

图一、工作原理及结构示意图

超级电容测试及应用

超级电容的“超级”在于其功率密度高,可达锂电池的2~30倍;充放电时间短,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;循环寿命长,深度充放电可循环使用达数十万次;工作温度范围宽;充放电线路简单;失效开路,过电压不击穿,安全可靠等,是兼备电容和电池特性的新型元件。可以应用在混合动力汽车、移动设备电源、太阳能、风能、燃料电池等发电的储存、紧急照明系统以及大功率电脉冲设备等。

那么如何测量超级电容的参数?我们以实验室测量结合计算的方法,简单介绍一下。

容量测量:

如下图测试电路,核心是用一个具有恒流输出及电压限制的功率电源作为充电电源。电容两端的充电电压波形可以通过一个数字示波器进行记录。通过示波器的光标,可以很方便地读出电压从1.5V上升到2.5V所用的时间,基本的计算公式如下:i=C(△V/△t)公式变换为:C= i(△t/△V)。充电电流设定为1A,电压变化范围△V=2.5V-1.5V-1V 那么C=△t,在这个示例中,超级电容的容量在数字上与电容从1.5V充电到2.5V的时间相等。时间单位为秒。由于超级电容结构的特殊性,电容在测试前必须进行完全的放电。

超级电容测试及应用

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