雙電層電容器及其應(yīng)用

雙電層電容器及其應(yīng)用

關(guān)鍵詞：電源 雙電層 電容器 電池

雙電層電容器是具有電池和電容雙重特性的新型電子元件,主要用于存儲器備用電源、停機(jī)及關(guān)機(jī)備用電源、瞬間斷電備用電源以及汽車能源再生系統(tǒng)。文中介紹了雙電層電容器的設(shè)計原理以及和電源及鋁電解電容器的比較,并以哈爾濱大容電子有限公司生產(chǎn)的三種系列雙電層電容器為例,對該產(chǎn)品及其應(yīng)用作了介紹,最后給出了使用雙電層電容器的注意事項。

電容器是我們眾所周知的電子元件,它在各種電子儀器、儀表及設(shè)備中發(fā)揮著無可替代的作用。目前的電容器品種相當(dāng)繁多,

性能也在逐漸優(yōu)化,體積容量比也在減小。但是,人們都沒有拋棄傳統(tǒng)的由介質(zhì)極化產(chǎn)生電荷的原理來制作電容器的思想。因此,在體積容量比上一直沒有太大的飛躍。本文介紹的由哈爾濱大容電子有限公司生產(chǎn)的雙電層電容器是對電容器傳統(tǒng)制作方法的突破,該雙電層電容器具有法拉級的容量,因此,它既有電容器的特性,同時又具有電池特性,是一種全新的、應(yīng)用更為廣泛的電容器。

1 雙電層電容器的設(shè)計原理

雙電層電容器是建立在德國物理學(xué)家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器。眾所周知,插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會出現(xiàn)符號相反的過剩電荷,從而使相間產(chǎn)生電位差。那么,如果在電解液中同時插入兩個電極,并在其間施加一個小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓,這時電解液中的正、負(fù)離子在電場的作用下會迅速向兩極運(yùn)動,并分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層,即雙電層,

它所形成的雙電層和傳統(tǒng)電容器中的電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生的極化電荷相似,從而產(chǎn)生電容效應(yīng),緊密的雙電層近似于平板電容器,但是,由于緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多,因而具有比普通電容器更大的容量。

雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較大,因此,可在無負(fù)載電阻情況下直接充電,如果出現(xiàn)過電壓充電的情況,雙電層電容器將會開路而不致?lián)p壞器件,這一特點(diǎn)與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時,雙電層電容器與可充電電池相比,可進(jìn)行不限流充電,且充電次數(shù)可達(dá)10 6次以上,因此雙電層電容不但具有電容的特性,同時也具有電池特性,是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。

2 與電池及鋁電解電容器的比較

雙電層電容器是一種介于普通電容器與電池之間的儲能元件,它既有電池的特點(diǎn),又有電容的特性。表1列舉了雙電層電容器與其它可用任務(wù)用電源的器件的性能比較,表中的容量是以雙電層電容器的容量為標(biāo)準(zhǔn)單位來比較的。

表1 與電池和鋁電解電容器的性能比較

*容量以雙電層電容器的容量為標(biāo)準(zhǔn)單位

3 雙電層電容器產(chǎn)品介紹

哈爾濱大容電子有限公司是專業(yè)研究、生產(chǎn)及銷售雙電層電容器的新型高科技綜合性企業(yè),并逐漸向傳感器、汽車電子,新能源領(lǐng)域拓展。在大功率雙電層電容器方面,哈爾濱大容電子有限公司與國內(nèi)知名院校通力合作,已取得一定的進(jìn)展。大容公司自創(chuàng)建以來,一直堅持以科技為先導(dǎo)方針,在加強(qiáng)管理的同時,對雙電層電容器的工藝進(jìn)行不斷地改造和創(chuàng)新,因而使產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保證。公司的科技人員相繼開發(fā)出多種系列產(chǎn)品,是目前國內(nèi)唯一可以生產(chǎn)多系列多品種雙電層電容器的廠家,其主要產(chǎn)品有HRA、B系列,MRB系列,LRB、C系列等,公司還可根據(jù)用戶要求進(jìn)行專門的加工設(shè)計。

3.1 HR系列

HR系列雙電層電容器的工作電流一般小于500μA,可用作動態(tài)或靜態(tài)RAM的輔助電源,并可作為主電源在不可預(yù)測的頻繁掉電及更換電池時的保護(hù)電路,以保證數(shù)據(jù)不會丟失。

表2是該系列部分雙電層電容器的性能參數(shù)。

表2 HR系列雙電層電容器的性能參數(shù)

表3 MR系列雙電層電容器的性能參數(shù)

3.2 MR系列

MR系列雙電層電容器適用于工作電流小于50mA的工作場合,可用于存儲器的備用電源,也可用于當(dāng)智能儀器儀表瞬間掉電或更換電池的支持電源。表3是該系列部分產(chǎn)品的性能參數(shù)。