法拉電容

什么是超級電容
  超級電容器（supercapacitor），又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。

超級電容半永久性使用無需更換   
  傳統的充電電池由于通過電解液與電極之間發生的化學反應來產生電力，因此充電時需要花費一定的時間。經過多次充電和放電后，電解液逐漸分解、材料變質，性能也隨之下降，用上幾年后大都需要更換。
    與此相比，電容器不產生化學反應，可以直接將電力貯存起來。不僅充電所需的時間非常短，還能在瞬間釋放出大量電流，輸出功率很大。由于充電和放電可反復進行數十萬次以上，所以基本上無需更換，可以半永久性地使用

超級電容器充放電時間
  超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限制，甚至短路也不是致命的。實際上決定于電容器單體大小，對于匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。另一放電率的限制條件是熱，反復地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導致斷路。
超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數τ在1-2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5-10s（由于電極的特殊結構它們實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷完全
超電容有哪些優點：
  在很小的體積下達到法拉級的電容量；無須特別的充電電路和控制放電電路；和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響；從環保的角度考慮，它是一種綠色能源；超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；

超級電容器與電池的比較
  超級電容器不同于電池，在某些應用領域，它可能優于電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來，不失為一種更好的途徑。 
  超級電容器在其額定電壓范圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。
  超級電容器的荷電狀態（SOC）與電壓構成簡單的函數，而電池的荷電狀態則包括多樣復雜的換算。
  超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以存儲更多的能量。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。
  超級電容器可以反復傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
  超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
  超級電容器可以反復循環數十萬次，而電池壽命僅幾百個循環。

如何選擇超級電容器
  超級電容器的兩個主要應用：高功率脈沖應用和瞬時功率保持。高功率脈沖應用的特征：瞬時流向負載大電流；瞬時功率保持應用的特征：要求持續向負載提供功率，持續時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型應用：斷電時磁盤驅動頭的復位。不同的應用對超電容的參數要求也是不同的。高功率脈沖應用是利用超電容較小的內阻(R)，而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。
下面提供了兩種計算公式和應用實例：
        C(F)： 超電容的標稱容量；
        R(Ohms)： 超電容的標稱內阻；
        ESR(Ohms)：1KZ下等效串聯電阻；
        Uwork(V)： 在電路中的正常工作電壓
        Umin(V)： 要求器件工作的最小電壓；
        t(s)： 在電路中要求的保持時間或脈沖應用中的脈沖持續時間；
        Udrop(V)： 在放電或大電流脈沖結束時，總的電壓降；
        I(A)： 負載電流；
    瞬時功率保持應用
    超電容容量的近似計算公式，該公式根據，保持所需能量=超電容減少能量。
    保持期間所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；
    超電容減少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，

    因而，可得其容量(忽略由IR引起的壓降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)

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