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什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器

作者: 昂洋運(yùn)營部發(fā)表時(shí)間:2022-01-15 09:15:16瀏覽量:1927

在儲(chǔ)能產(chǎn)品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作范圍、超高安全性、超長壽命等儲(chǔ)能特點(diǎn)的超級電容(法拉級電容)單獨(dú)使用,以及與其他儲(chǔ)能產(chǎn)品的復(fù)合使用成為主流。對于使用者而言,選擇適合的超級電容至關(guān)重要。
文本標(biāo)簽:超級電容

在儲(chǔ)能產(chǎn)品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作范圍、超高安全性、超長壽命等儲(chǔ)能特點(diǎn)的超級電容(法拉級電容)單獨(dú)使用,以及與其他儲(chǔ)能產(chǎn)品的復(fù)合使用成為主流。對于使用者而言,選擇適合的超級電容至關(guān)重要。



1.超級電容的特性
讓我們從功率特性、儲(chǔ)能特性、環(huán)境特性和安全特性等方面了解下。
超級電容首先是個(gè)電容,電容做到法拉級是前所未有的事情?!俺墶倍郑磁c一般的電容相比,其具有超大電能量存儲(chǔ)能力,而同時(shí)它還保留了超強(qiáng)的功率特性。這為某些應(yīng)用——快充快放、快充慢放(長放電時(shí)間)、慢充快放提供了機(jī)會(huì)。
此外,超級電容還具備其他一些獨(dú)特的儲(chǔ)能優(yōu)勢:
環(huán)境:超級電容器的工作溫度為-40℃~70℃,基本滿足大部分環(huán)境要求;
安全:針刺、擠壓、振動(dòng)、沖擊、燃燒等都不會(huì)爆炸;
壽命:充放電可達(dá)1百萬以上循環(huán),一般應(yīng)用10年以上不成問題。
2.哪些情景會(huì)應(yīng)用到超級電容器?
如果你需要一個(gè)器件,具有大功率特性,還需一定能量驅(qū)動(dòng)用電器,長期免維護(hù),在寬的溫度范圍內(nèi)使用,特別是零下三四十度對安全性要求比較嚴(yán)格的場合,是時(shí)候選擇一款合適的超級電容。
瞬間大功率,如無人機(jī)彈射裝置;
短時(shí)間電流供給,如警用手電筒;
頻繁加速(下行)減速(上行)的工況,如制動(dòng)能量回收裝置;
極端嚴(yán)寒天氣或電池失效狀態(tài)下的柴油車輛發(fā)動(dòng);
風(fēng)力發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電、核能等發(fā)電端的備用電源;
各類長壽命、 高可靠、免維護(hù)、高功率密度備用電源;
3.選擇超級電容器前應(yīng)該知道的信息
那么什么樣的超級電容器能夠滿足你的需求?超級電容有哪些至關(guān)重要的參數(shù)呢?以集星科技的超級電容產(chǎn)品體系來進(jìn)行說明。其主要參數(shù)有電壓(V)、容量(F)和額定電流(A)。
什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器
超級電容具體應(yīng)用中的功率要求、放電時(shí)間及系統(tǒng)電壓變化對器件選擇起決定作用。簡單來說,兩類參數(shù)是必須明確: 1)工作電壓范圍;2)功率輸出值或者持續(xù)多長時(shí)間的電流輸出。
4.如何計(jì)算所需超級電容器容量
(1)恒電流,即超級電容工況中的電流和持續(xù)時(shí)間一定的情況下:
C=It/( Vwork -Vmin)
例如:工作起始電壓 Vwork=5V;工作截止電壓 Vmin=4.2V;工作時(shí)間 t=10s;工作電源 I=100mA=0.1A所需電容容量為:
C =0.1*10/(5 -4.2)=1.25F
此種情況選擇容量為5.5V1.5F的產(chǎn)品即可。
(2)恒功率,即功率輸出值一定的情況下
C*ΔU2/2=PT
例如,200KW功率下持續(xù)放電10秒,工作電壓范圍為450V-750V,所需電容容量:
C=220kw10/(7502-4502)=11F
故電壓在750V以上11F容量的電容器(儲(chǔ)能系統(tǒng))能夠滿足此需求。
如計(jì)算后的電容容量不在單體范圍內(nèi),可將多個(gè)超級電容器串并聯(lián)組成模組,以滿足客戶具體所需。
多電容器并聯(lián)計(jì)算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
多電容器串聯(lián)計(jì)算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
5.其他產(chǎn)品選擇的建議
(1)高電壓系列產(chǎn)品在多數(shù)情況下具有優(yōu)勢
多家公司推出的2.85V和3.0V產(chǎn)品,那么高電壓產(chǎn)品有哪些優(yōu)勢?
壽命指數(shù)(1,000,000循環(huán)壽命)不變,相同體積下,比功率和比能量提升。
功率和能量不變的情況下,減少單體數(shù)量,降低整體系統(tǒng)重量,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
一文看懂什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器
(2)滿足特殊需求
若遇特殊應(yīng)用需求,單純的電壓值參考意義并不大。例如65℃以上高溫,2.5V系列產(chǎn)品不失為一個(gè)好選擇。需要注意的是,同所有電化學(xué)元器件一樣,環(huán)境溫度會(huì)極大影響超級電容器的壽命,高溫環(huán)境下每降低10℃,壽命將增加一倍。

本文未對超級電容的結(jié)構(gòu)和電極材料進(jìn)行說明,因非量化的參數(shù)對超級電容的實(shí)際選擇意義并不大。需要注意的是,目前尚無萬能的儲(chǔ)能元器件,多種儲(chǔ)能器件復(fù)合使用成為最佳選擇。同樣超級電容利用其他儲(chǔ)能器件來發(fā)揚(yáng)自己的優(yōu)點(diǎn),揚(yáng)長避短,也正在成為主流。

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