超级电容器

超级电容器 超级电容器（Supercapacitor,Ultracapacitor）又名化学电容器（Electrochemical Capacitor）是一种电荷的储存器，当电源的电压连接在电容器的两端时，电源的电荷就储存在电容器中。 超级电容器比能量高，功率释放能力强，清洁无污染，寿命长达百万次。利用电容器能够储 存大量电荷，快速、大电流冲放电的特性，可以为电动车辆的起动提供强大的电流，能够高 效率的储存电动车辆制动反馈的电能，弥补了动力蓄电池的不足，延长蓄电池的寿命。超级 电容器是电动车辆上重要的储能装置，其与蓄电池的主要性能比较见下。 项 目 单 位 蓄 电 池 超级电容器 平均放电时间 s 20~180 0.1~30 平均充电时间 s 90~360 0.1~30 比能量 W?h/kg 20~200 5~20 比功率 W/kg 50~300 1000~2000 循环寿命 次 500~2000 ＞100000 1、电容器工作原理 电容器是由两个彼此绝缘的平板形金属电容板组成，在两块电容板之间用绝缘材料隔 开。电容器极板上所储集的电量q与电压成正比。电容器的计量单位为“法拉”（F）。当电容充上1V的电压，如果极板上储存1F的电荷量，则该电容器的电容量就是1F。 电容器的电容量： C=εA/d F 式中：ε——电介质的介电常数，F/m； A——电极表面积，m 2； d——电容器间隙的距离，m。 电容器的容量只取决于电容板的面积，与面积的大小成正比，而与电容板的厚度无关。 另外，电容器的电容量还与电容板之间的间隙大小成反比。当电容元件进行充电，电容元件 上的电压增高，电场能量增大，电容器从电源上获得电能，电容器中储存的电量E为： 2E=CU/2 式中：U——外加电压，V。 当电容元件进行放电，电容元件上的电压降低，电场能量减小，电容器从电源上释放 能量，释放的最大电量为E。 2、超级电容器的特性 超级电容器可以大电流放电，可以补充主电源（蓄电池或燃料电池）在电动车辆起动 时所需要的峰值电流，减小主电源的负荷。上海“奥威”科技开发公司UCT-80000F超级电容器在不同放电电流时的放电曲线见图1，在不同温度时的放电曲线见图2。 电动车辆上所采用的超级电容器的单位容量要求在1500F以上，因此要将单体电容器进行串联组合。当多个单体电容器串联时，单体与单体之间存在的差异会影响电容器组件的 性能，因此需要安装电压平衡装置，以保证各个单体电容器之间的电压的一致性。 3、国产超级电容器的技术性能 3.1 上海奥威科技开发有限公司生产的超级电容器 启动型 牵引型 项 目 UTS-1000 UCS-3000 UCS-6000 UCS-10000 UTS-2000 UTS-3000 UTS-5000 UTS-8000 0 工作电压0.7～1.4 0.7～1.4 0.7～1.4 0.8～1.6 0.8～1.6 0.8～1.6 0.8～1.6 0.8～1.6 （V） 容量（A?h） 3000 6000 10000 2000 3000 5000 8000 10000 储存能量2.2 4.4 7.0 19 28 48 76 96 （kJ） 内阻（mΩ） 1.0 0.8 0.5 0.8 0.7 0.6 0.6 0.5 质量（g） 320 700 900 1100 1300 1900 2200 3300 尺寸（长×60×25×81×30×81×46×81×30×81×42×81×65×102×6581×98×宽×高）130 185 185 260 260 260 ×220 260 （mm） 3.2 哈尔滨巨容新能源（集团）有限公司的超级电容器 项目 启动型系列 牵引型系列 比功率（W/kg） 2500~3000 —— 比能量（W?h/kg） —— 12 循环使用寿命（次） 100000 20000 快速充电时间 0.3~30 s 12~15min（97%） 低温特性 在-40?可启动发动机 在-40?容量损失小于20% 4、超级电容器的特点 超级电容器在“充电-放电”过程中，实现电能-电场能-电能的转换，整个过程中，没有 任何化学反应，不对周边环境造成污染，是一种理想的储能器。超级电容器的功率密度高于 现有任何各种蓄电池，并具有高能量密度。超级电容器能够实现快速充电，在极短时间内即 可完成对电容器的充电。工作温度范围为-40?~+50?，循环寿命长，性能稳定，没有任何 噪音，结构简单，质量轻，体积小，免维修。