如何选购超级电容?什么样的超级电容比较好?

一、超级电容的类型

超级电容按正、负电极的储能机制主要划分为 3 类。第一类是双电层电容器,正、负电极都以双电层为主要储能机制。其工作原理基于多孔炭电极 / 电解液界面的双电层电容,在电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量。这种电容器的工作电压可达 2.5 伏特以上,兼具高能量密度和功率密度,循环寿命长,是目前的主流类型,广泛应用于混合电动汽车、不间断电源、通讯、航空航天等领域 。

第二类是电化学准电容器,正、负电极都以准电容为主要机制。它是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,通过电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容 。

第三类是混合型电化学电容器,两电极分别以双电层和准电容为主要机制。这种类型结合了前两者的特点,以满足不同应用场景下对超级电容性能的特殊要求。

二、干湿法的区别

超级电容器的核心元件是电极,电极的制造工艺分为干电极与湿电极两种技术。干电极技术是仅通过干混活性炭粉和黏合剂加工成电极。而湿电极技术在制作电极的过程中,除了活性炭粉和黏合剂还需加入液态的溶剂 。

和干电极技术相比,湿电极技术工序更多,而且有额外的生产成本。另外,烘干处理很难将溶剂彻底去除。在超级电容器工作过程中,溶剂杂质会发生反应产生额外物质,影响电极和电解质的性能。而反应产生的气体更会加速超级电容器的老化。因此,采用湿电极技术的超级电容器相对寿命较短,可靠性低,稳定性差 。

三、行业应用

  1. 电子元器件市场:超级电容器作为电子元器件,在消费电子、智能仪表、白色小家电以及智能微电网仪表等领域都有应用。比如在智能仪表中,超级电容可以作为备用电源,在主电源断电时,保证仪表内数据不丢失,维持短时间的运行 。
  2. 风电、光伏市场:在双碳时代,风电和光伏市场规模剧增。超级电容器主要应用于光伏面板转向和风力变桨。由于这些场景往往面临振动工况,对设备的高信赖性要求极高,而且维护成本高,需要做到免维护,超级电容的长寿命、高可靠性等特性正好满足了这些需求 。
  3. 电能质量治理市场:在电压暂降、瞬时断电等电能质量问题频发的背景下,超级电容发挥着重要作用。像在半导体制造、新能源电站、医疗设施等场景,对电能质量要求苛刻,超级电容技术可有效改善电能质量,保障设备稳定运行 。
  4. BBU 领域市场:超级电容在 BBU 领域能发挥快速响应能力,弥补了 BBU 在毫秒级电力保障上的不足,同时优化了数据中心的能效和空间利用率 。

四、清研电子的干法超级电容

清研电子在干法超级电容领域有一定的技术成果。其干法电极具有更高的压实密度,能使容量提升 20%。采用的无溶剂 PIFs 技术,能大大减少电容器使用过程的负反应,使其寿命增加 40% 。清研电子提供多种高性能超级电容器单体产品,适配不同场景需求。通过模组化设计,将超级电容器单体组成更高能量、更高功率的超级电容系统,满足复杂场景需求。在多个市场领域,如电子元器件市场、风电光伏市场、电能质量治理市场等,清研电子的超级电容技术都得到了应用,持续推动着相关领域的技术革新 。

UCC27201A 是一款高速双路 MOSFET 驱动器,可用于驱动 MOSFET 以实现超级电容的充放电控制。以下为实现超级电容充放电控制的具体方法: #### 充电控制 在充电过程中,需利用 UCC27201A 控制 MOSFET 的导通,使电源能够向超级电容充电。可以通过微控制器(如 Arduino、STM32 等)输出控制信号给 UCC27201A 的输入引脚,进而控制 MOSFET 的导通和关断。以下是一个简单的示例代码(以 Arduino 为例): ```cpp const int controlPin = 2; // 连接到 UCC27201A 的控制引脚 void setup() { pinMode(controlPin, OUTPUT); } void loop() { // 导通 MOSFET 进行充电 digitalWrite(controlPin, HIGH); delay(5000); // 充电 5 秒 // 关断 MOSFET 停止充电 digitalWrite(controlPin, LOW); delay(5000); // 等待 5 秒 } ``` 在上述代码中,通过控制 `controlPin` 引脚的电平,来控制 MOSFET 的导通和关断,从而实现超级电容的充电控制。 #### 放电控制 放电过程与充电过程类似,同样是借助 UCC27201A 控制 MOSFET 的导通,让超级电容向负载放电。可通过微控制器输出控制信号来控制 MOSFET 的导通和关断。以下是一个简单的示例代码(以 Arduino 为例): ```cpp const int controlPin = 2; // 连接到 UCC27201A 的控制引脚 void setup() { pinMode(controlPin, OUTPUT); } void loop() { // 导通 MOSFET 进行放电 digitalWrite(controlPin, HIGH); delay(3000); // 放电 3 秒 // 关断 MOSFET 停止放电 digitalWrite(controlPin, LOW); delay(7000); // 等待 7 秒 } ``` 在这个代码示例中,通过控制 `controlPin` 引脚的电平,来控制 MOSFET 的导通和关断,进而实现超级电容的放电控制。 #### 保护措施 为确保超级电容的安全,在充放电过程中需要采取一些保护措施,例如过充保护、过放保护等。可以通过电压检测电路监测超级电容的电压,当电压超过或低于设定值时,通过微控制器控制 UCC27201A 关断 MOSFET,以停止充放电过程。
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