电容器是储存电荷的元件。普通电容器和超级电容器(EDLC)的储能原理相同,都是以静电场的形式存储电荷,但超级电容器更适合能量的快速释放和存储,特别适用于精密能量控制和瞬时负载设备。
下面我们来讨论一下传统电容器和超级电容器的主要区别。
比较项目 | 常规电容器 | 超级电容器 |
概述 | 常规电容器是静电荷存储电介质,可能具有永久电荷,因此被广泛使用。是电子电力领域不可缺少的电子元件。 | 超级电容器,又称电化学电容器、双层电容器、金电容器、法拉第电容器,是20世纪70年代和80年代发展起来的一种电化学元件,通过极化电解质来储存能量。 |
建造 | 传统电容器由两个平行靠近但不接触的金属导体(电极)组成,其间有绝缘电介质。 | 超级电容器由电极、电解质(含有电解质盐)和隔膜(防止正负极接触)组成。 电极上涂有活性炭,活性炭表面有微小的孔隙,可以扩大电极的表面积,从而节省更多的电量。 |
介电材料 | 氧化铝、聚合物薄膜或陶瓷用作电容器电极之间的电介质。 | 超级电容器没有电介质。相反,它使用由固体(电极)和液体(电解质)在界面处形成的双电层而不是电介质。 |
工作原理 | 电容器的工作原理是电荷在电场力的作用下会发生移动,当导体之间有电介质时,它阻碍了电荷的移动,使电荷积聚在导体上,从而形成电荷存储的积累。 | 另一方面,超级电容器通过极化电解质以及氧化还原赝电容电荷来实现双层电荷能量存储。 超级电容器的储能过程是可逆的,无需化学反应,因此可以反复充放电数十万次。 |
电容 | 容量较小。 一般电容容量从几pF到几千μF。 | 容量更大。 超级电容器的容量很大,可以用作电池。超级电容器的容量取决于电极之间的距离和电极的表面积。因此,电极上涂有活性炭以增加表面积以实现高容量。 |
能量密度 | 低的 | 高的 |
比能量 | <0.1瓦时/公斤 | 1-10瓦时/公斤 |
比功率 | 100,000+ 瓦时/公斤 | 10,000+ 瓦时/公斤 |
充电/放电时间 | 传统电容器的充电和放电时间通常为103-106秒。 | 超级电容器可以比电池更快地充电,最快可达 10 秒,并且单位体积存储的电荷比传统电容器更多。这就是为什么它被认为介于电池和电解电容器之间。 |
充放电循环寿命 | 较短 | 更长 (一般10万+,最多100万次循环,应用10年以上) |
充放电效率 | >95% | 85%-98% |
工作温度 | -20至70℃ | -40至70℃ (更好的超低温特性和更宽的温度范围) |
额定电压 | 更高 | 降低 (典型值为2.5V) |
成本 | 降低 | 更高 |
优势 | 减少损失 高集成密度 有功和无功功率控制 | 寿命长 超高容量 快速充电和放电时间 高负载电流 更宽的工作温度范围 |
应用 | ▶输出平滑电源; ▶功率因数校正(PFC); ▶频率滤波器、高通、低通滤波器; ▶信号耦合与解耦; ▶电机启动器; ▶缓冲器(浪涌保护器和噪声滤波器); ▶振荡器。 | ▶新能源汽车、铁路等交通应用; ▶不间断电源(UPS),替代电解电容器组; ▶手机、笔记本电脑、手持设备等电源; ▶充电式电动螺丝刀,几分钟即可充满电; ▶应急照明系统和大功率电脉冲装置; ▶IC、RAM、CMOS、时钟、微型计算机等 |
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发布时间:2021年12月22日