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如何正確使用超級電容

鉅大LARGE  |  點擊量:1417次  |  2018年07月30日  

摘要
超級電容器具有非常廣泛的用途。與燃料電池等高能量密度物質相結合,超級電容器提供快速的能量釋放,滿足高功率的需求,從而使燃料電池可以僅作為能量源的使用。目前,超級電容器的能量密度可高達20kW/kg,并已經開始搶占傳統電容器和電池之間的市場。

超級電容器具有非常廣泛的用途。與燃料電池等高能量密度物質相結合,超級電容器提供快速的能量釋放,滿足高功率的需求,從而使燃料電池可以僅作為能量源的使用。目前,超級電容器的能量密度可高達20kW/kg,并已經開始搶占傳統電容器和電池之間的市場。


在要求高可靠性而對能量要求不高的應用中,可以用超級電容器來取代傳統電池,也可以將超級電容器和電池結合起來,應用在對能量有要求很高的場合,而可以采用體積更小、更經濟的電池。


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超級電容器的ESR值很低,從而可以輸出更大的電流,也可以快速的吸收大電流。同化學充電原理相比,超級電容器的工作原理使這種產品性能更穩定,因此,超級電容器的使用壽命會更長。對于像電動工具、玩具這種需要快速充電的設備來說,超級電容器無疑是最理想的電源。


一些產品適合采用電池、超級電容器的混合系統,超級電容器的使用可以避免為了獲得更多能量而使用大體積的電池。如消費電子產品中的數碼相機就是例子,超級電容器的使用使數碼相機可以采用更便宜的堿性電池而不是使用昂貴的Li離子電池。


超級電容器單元cell的額定電壓范圍為2.5~2.7V,因此,很多應用中需要使用多個超級電容器單元。當串聯這些單元時,設計工程師需要考慮單元間的平衡和充電情況。


任何超級電容器都會在通電情況下,通過內部并聯電阻放電,這個放電電流稱為漏電流,它影響超級電容器單元的自放電。同某些二級電池技術相似,超級電容器的電壓在串聯使用時也需要平衡,因為超級電容存在漏電流,內部并聯電阻的大小決定串聯的超級電容器單元上的電壓分配。當超級電容器的電壓穩定后,各個單元上的電壓將隨著漏電流不同而發生變化,而不是隨著容值不同而變化。漏電流越大,額定電壓就越小,反之,漏電流小,額定電壓就高。這是因為,漏電流會造成超級電容器單元的放電,使電壓降低,而這個電壓會隨后影響和它串聯在一起的其他單元的電壓,這里假定這些串連的單元都使用同一個恒定電壓供電。


為了補償漏電流變化,常采用的方法就是在每一個單元旁邊并聯一個電阻,去控制整個單元的漏電流。這種方法有效地降低了各單元之間的相應并聯電阻的變化。


另一個推薦使用的方法是主動單元平衡法activecell-balancing,使用這種方法,每一個單元都會被主動的監視,當有電壓變化時,即進行互相的平衡。這種方法可以降低單元上的任何額外負載,使工作效率大大提高。


如果電壓超過單元額定電壓,將會縮短單元使用壽命。對于高可靠性超級電容器來說,如何維持電壓在要求范圍內是關鍵的一點,必須控制充電電壓,以保證它不能超過每個單元額定電壓。


1、超級電容器具有固定的極性。在使用前,應確認極性。


2、超級電容器應在標稱電壓下使用:


當電容器電壓超過標稱電壓時,將會導致電解液分解,同時電容器會發熱,容量下降,而且內阻增加,壽命縮短,在某些情況下,可導致電容器性能崩潰。


3、超級電容器不可應用于高頻率充放電的電路中,高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱,容量衰減,內阻增加,在某些情況下會導致電容器性能崩潰。


4、超級電容器的壽命:


外界環境溫度對于超級電容器的壽命有著重要的影響。電容器應盡量遠離熱源。


5、當超級電容器被用做后備電源時的電壓降:


由于超級電容器具有內阻較大的特點,在放電的瞬間存在電壓降,ΔV=IR。


6、使用中環境氣體:


超級電容器不可處于相對濕度大于85%或含有有毒氣體的場所,這些環境下會導致引線及電容器殼體腐蝕,導致斷路。


7、超級電容器的存放:


超級電容器不能置于高溫、高濕的環境中,應在溫度-30+50℃、相對濕度小于60%的環境下儲存,避免溫度驟升驟降,因為這樣會導致產品損壞。


8、超級電容器在雙面線路板上的使用:


當超級電容器用于雙面電路板上,需要注意連接處不可經過電容器可觸及的地方,由于超級電容器的安裝方式,會導致短路現象。


9、當把電容器焊接在線路板上時,不可將電容器殼體接觸到線路板上,不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內,對電容器性能產生影響。


10、安裝超級電容器后,不可強行傾斜或扭動電容器,這樣會導致電容器引線松動,導致性能劣化。


11、在焊接過程中避免使電容器過熱:


若在焊接中使電容器出現過熱現象,會降低電容器的使用壽命,例如:如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板,焊接過程應為260℃,時間不超過5s。


12、焊接后的清洗:


在電容器經過焊接后,線路板及電容器需要經過清洗,因為某些雜質可能會導致電容器短路。


13、將電容器串聯使用時:


當超級電容器進行串聯使用時,存在單體間的電壓均衡問題,單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓,從而損壞這些電容器,整體性能受到影響,故在電容器進行串聯使用時,需得到廠家的技術支持。


14、其他:


在使用超級電容器的過程中出現的其他應用上的問題,請向生產廠家咨詢或參照超級電容器使用說明的相關技術資料執行。

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