未来趋势-可充电电池将被超级电容取代

《未来趋势-可充电电池将被超级电容取代》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、未来趋势■可充电电池将被超级电容取代标准电容的结构是在两个附属于金属板上的电极之间夹一层电介质层（图1）。根据电容类型不同，电介质可以是氧化铝、四氧化钳、氧化钛锁或聚丙烯聚酯，不同的材料决定了不同的容量和电压特性（图2）。电介质的多少和极板间的距离也会影响电容量。然而，极板间最大允许距离限制了电介质的数量。在这种单层结构中，增加电介质数量来提高容量通常是可行的，方法有三种，即增加封装宽度和极板尺寸、增加封装长度和增加极板距离或这两种方法的组合。这三种方法都将导致电容器的体积变大，这是增加电容容量必须做出的一种牺牲。双电层电容器（EDLC）正如它的字面意义那样可以解决上述问题，它在相同的

2、封装内增加了第二个电介层，这个电介层与第一层在中间隔离物的两边并行工作（图3）oEDLC也采用无孔电介质，如活性碳、碳纳米管、炭黑凝胶，并选用导电聚合物，其存储容量要比标准的电解材料高出许多。额外层和更高效电介材料的这种组合能使电容容量提高近4个数量级。不过，电压能力是超级电容的薄弱环节，根源在于电介质材料。EDLC中的电介质特别薄，只有纳米数量级，因此能产生很大的表面积，从而形成更大的容量。但这些很薄的层不具有传统电介质理想的绝缘特性，因此耍求较低的工作电压。超级电容应用与标准电容和电池相比，EDLC的多个优点使得它们能成为理想的替代甜。这些优点包括：与可重复充电电池相比充放电次数更

3、多，实际效率高达98%,更低的内部电阻，大输出功率，更好的热性能，与电池和标准电容相比有更好的安全余量。与所有类型的电池不同，EDLC没有特殊的处理要求，因此在整个生命周期内都具有环境友好特性。以前又大又笨重的超级电容现在已经有了各种尺寸的产品,可以适合任何应用以及几乎任何预算。针对便携式设备的超级电容如前所述，大电容值的超级电容在物理尺寸方面不再是一个障碍。5F以上的超级电容已经开始应用于许多便携式和手持式产品。在一些案例中，这些元件甚至可以代替给这些产品供电的电池。TecateGroup推出了具有多样配置的多种PowerBurst品牌超级电容器。针对通用的脉冲电源、混合电池和便携式

4、产品应用，径向引线的TPL和径向折弯的TPLS系列双层电容器分别具有0.5F到70F和100F到400F的容量(图4)。这两类器件的电压额定值都是2.7V,工作温度范围是・40°C到65°CoTPL和TPLS系列的最大高度分别是45mm(100F)和60mm(400F)oCAP-XX公司专门针对便携式市场推出了GS/GW系列单节和双节超级电容器(图5)。这些电容提供了电能有限的电池的替代品，寿命非常长，单节配置电压为2.3V,串联连接的双节电容器电压可达4.5VO这两种电容的工作温度范围都是・40°C到75°CoGW系列产品的外形尺寸为28.5x17mm,电压4.5V时的电容量最高为0

5、.4F,等效串联电阻(ESR)低于60mQ。GS系列产品的外形尺寸为39x17mm,电压4.5V的电容量可达0.7F,ESR低至34mQo同样针对紧凑空间设计但可耐更高温度的CAP-XX公司HS和HW系列电容器具有很薄的外壳，工作温度范围是・40°C到85°C(图6)。在4.5到5.5V电压范围内，HW的尺寸为28.5xl7mmo在5.5V电压时的电容量可达0.4F,ESR在5.5V时可低至100mQ0这些元件的厚度范围从0.9mm到2.9mm不等。电容量可达0.7F的HS系列外形尺寸为39mmxl7mm,厚度范围同样为0.9mm到2.9mm,最小ESR为55mQ。这两个系列的超级电容

6、可以处理高达20A的脉冲电流，额定的RMS电流为4AoKanthalGlobar公司的Maxcap双层电容器可以用来代替作为存储器后备电源的电池，具有超过5.5F/in.3的容积效率、无限的服务寿命、快速充放电能力和非常低的漏电流等特性（图7）。KanthalGlobar公司还表示，这些电容比电池更安全，在短路时不会爆炸，也不会损坏。这些电容器是非极化器件，不需要限流电阻或过压保护，因而可以消除装配错误和相关的成本。Maxcap电容有径向引线（LP、LC、LK、LT、LF、LV、LX和LJ系列）和表面贴装（LM系列）两大类。额定电压为3.5V或5.5V,电容值范围从0.01F到5F和0

7、.47F到1F与5.6F,具体取决于额定电压值。电路板上还有一种5F/11V的封装。工作温度范围冇两种，一种是从・40°C到85°C,—种是・25°C到70°Co另外，所有的Maxcap都是小尺寸元件，可在远端部署，并且不要求接入端口。针对大型设备的超级电容虽然看起来似乎所有电子设计都在缩小尺寸，设计师在拚命地争夺每纳米空间，但仍有许多领域微型化既不可能也没必要，包括汽车和运输、再生能源、军用和航空。在这些领域，通常采用更大尺寸的超级电容。Ma