超級(jí)電容器原理與應(yīng)用

超級(jí)電容器實(shí)際上屬于電化學(xué)元件，引起電荷或電能儲(chǔ)存流程可相互逆轉(zhuǎn)，其循環(huán)充電的次數(shù)達(dá)到10萬(wàn)次。憑借多個(gè)方面的性能優(yōu)勢(shì)，超級(jí)電容器的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，掌握該裝置的原理有助于正常的操作使用。

1.1超級(jí)電容器的原理

雙電層原理是超級(jí)電容器的核心，這是由該裝置的雙電層結(jié)構(gòu)決定的。超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。當(dāng)外加電壓作用于普通電容器的兩個(gè)極板時(shí)，裝置存儲(chǔ)電荷的原理是一樣的，即正電極與正電荷對(duì)應(yīng)、負(fù)電極與負(fù)電荷對(duì)應(yīng)。而超級(jí)電容器除了這些功能外，若其受到電場(chǎng)作用則會(huì)在電解液、電極之間產(chǎn)生相反的電荷，此時(shí)正電荷、負(fù)電荷分別處于不同的接觸面，這種條件下的負(fù)荷分布則屬于雙電層,原理如圖1.因電容器結(jié)構(gòu)組合上的改進(jìn)，超級(jí)電容器的電容儲(chǔ)存量極大。此外，如果超級(jí)電容器兩極板間電勢(shì)小于電解液的標(biāo)準(zhǔn)電位時(shí)，超級(jí)電容器則是正常的工作狀態(tài)，相反則不正常。根據(jù)超級(jí)電容器原理，其在運(yùn)用過(guò)程中并沒(méi)有出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，僅僅是在物理性質(zhì)上的變化，因而超級(jí)電容器的穩(wěn)定性更加可靠。

1.2超級(jí)電容器的應(yīng)用

目前，超級(jí)電容器憑借強(qiáng)大的儲(chǔ)存容量及存儲(chǔ)性能，在許多大中小型設(shè)備中得到了普遍運(yùn)用，且涉及到的行業(yè)較為廣泛。具體運(yùn)用在：真空開(kāi)關(guān)、儀器儀表、數(shù)碼相機(jī)等微小電流供電的后備電源；太陽(yáng)能產(chǎn)品以及小型充電產(chǎn)品的充電電池。由于超級(jí)電容器的功能優(yōu)勢(shì)顯著，在使用時(shí)可適當(dāng)添加輔助元件以優(yōu)化電容器結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)性能。

2超級(jí)電容器的主要功能

與普通電容器相比，超級(jí)電容器在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)調(diào)整，且在原理上得到了優(yōu)化。但在使用期間超級(jí)電容器與常規(guī)電容器的功能相近。新型電容裝置的功能集中表現(xiàn)在：旁路、去耦、儲(chǔ)能等方面，這些對(duì)于電路運(yùn)行或存儲(chǔ)電荷都有著明顯的調(diào)控作用。具體功能如下：

（1）旁路。超級(jí)電容器中的旁路電容可以定期儲(chǔ)存電能，但其它元器件在運(yùn)行中需要能量時(shí)，則能及時(shí)釋放出電荷維持使用。旁路電容器的最大功能表現(xiàn)于穩(wěn)壓器電荷輸出的均衡，避免了電荷傳輸混亂而引起電路故障，裝置充電、放電的靈活性較強(qiáng)，

4超級(jí)電容器使用的優(yōu)缺點(diǎn)

超級(jí)電容器在使用過(guò)程中并非每一個(gè)方面都是優(yōu)越的，這就要求在運(yùn)用超級(jí)電容器時(shí)能熟練掌握該裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。受到制造技術(shù)的限制，我國(guó)在使用超級(jí)電容器時(shí)還存在安裝、調(diào)試等方面的不足。不少設(shè)備因盲目使用超級(jí)電容器造成電路故障，影響了整個(gè)設(shè)備性能的發(fā)揮。作為電容器的新產(chǎn)品，超級(jí)電容器呈現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)要顯著大于缺點(diǎn)。

（1）優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器是普通電容裝置的升級(jí)，在對(duì)早期的電容器實(shí)施了多個(gè)方面的改良。主要優(yōu)點(diǎn)在：①電容量。早期使用的常規(guī)電容器，電容存儲(chǔ)量較小，僅能滿足小負(fù)荷的電路需求；而超級(jí)電容器的電容量級(jí)別可達(dá)到法拉級(jí)，能適合更復(fù)雜的電路運(yùn)行需要。

②電路。超級(jí)電容器對(duì)電路結(jié)構(gòu)的要求較低，不需要設(shè)置特殊的充電電路、控制放電電路，且電容器的使用時(shí)間不會(huì)受到過(guò)充、過(guò)放的影響。③焊接。普通電容器無(wú)法進(jìn)行焊接，在安裝超級(jí)電容器時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行焊接處理，防止了電池接觸不良等現(xiàn)象的發(fā)生，提高了電容器元件的使用性能。

（2）缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)超級(jí)電容器的性能測(cè)試，筆者發(fā)現(xiàn)這種新型電容器也存在缺點(diǎn)。如：①泄漏。超級(jí)電容器安裝位置不合理，容易引起電解質(zhì)泄漏等問(wèn)題，破壞了電容器的結(jié)構(gòu)性能。②電路。超級(jí)電容器僅限于直流電路的使用，這是由于與鋁電解電容器相比，超級(jí)電容器的內(nèi)阻更大，不適合交流電路的運(yùn)行要求。③價(jià)格。由于超級(jí)電容器是新一代高科技產(chǎn)品，其剛剛推向市場(chǎng)時(shí)價(jià)格相對(duì)較高，增加了設(shè)備運(yùn)行的成本投入。

4超級(jí)電容器使用的優(yōu)缺點(diǎn)

超級(jí)電容器在使用過(guò)程中并非每一個(gè)方面都是優(yōu)越的，這就要求在運(yùn)用超級(jí)電容器時(shí)能熟練掌握該裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。受到制造技術(shù)的限制，我國(guó)在使用超級(jí)電容器時(shí)還存在安裝、調(diào)試等方面的不足。不少設(shè)備因盲目使用超級(jí)電容器造成電路故障，影響了整個(gè)設(shè)備性能的發(fā)揮。作為電容器的新產(chǎn)品，超級(jí)電容器呈現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)要顯著大于缺點(diǎn)。

（1）優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電容器是普通電容裝置的升級(jí)，在對(duì)早期的電容器實(shí)施了多個(gè)方面的改良。主要優(yōu)點(diǎn)在：①電容量。早期使用的常規(guī)電容器，電容存儲(chǔ)量較小，僅能滿足小負(fù)荷的電路需求；而超級(jí)電容器的電容量級(jí)別可達(dá)到法拉級(jí)，能適合更復(fù)雜的電路運(yùn)行需要。

②電路。超級(jí)電容器對(duì)電路結(jié)構(gòu)的要求較低，不需要設(shè)置特殊的充電電路、控制放電電路，且電容器的使用時(shí)間不會(huì)受到過(guò)充、過(guò)放的影響。③焊接。普通電容器無(wú)法進(jìn)行焊接，在安裝超級(jí)電容器時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行焊接處理，防止了電池接觸不良等現(xiàn)象的發(fā)生，提高了電容器元件的使用性能。

（2）缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)超級(jí)電容器的性能測(cè)試，筆者發(fā)現(xiàn)這種新型電容器也存在缺點(diǎn)。如：①泄漏。超級(jí)電容器安裝位置不合理，容易引起電解質(zhì)泄漏等問(wèn)題，破壞了電容器的結(jié)構(gòu)性能。②電路。超級(jí)電容器僅限于直流電路的使用，這是由于與鋁電解電容器相比，超級(jí)電容器的內(nèi)阻更大，不適合交流電路的運(yùn)行要求。③價(jià)格。由于超級(jí)電容器是新一代高科技產(chǎn)品，其剛剛推向市場(chǎng)時(shí)價(jià)格相對(duì)較高，增加了設(shè)備運(yùn)行的成本投入。