如何鉴别超级电容器

作者:365竞猜 | 2021-02-09 23:53

  如何辨别超级电容器是双电层原理的还是电化学原理的还就是电池。在市场上,超级电容器的概念很混乱,因此有必要掌握鉴别各类超级电容器的基本能力。

  首先,要清楚什么是超级电容器。既然称之为 “电容器”,就应该是物理过程存储电荷,而不是依靠电化学过程存储电荷。在这个基本概念下,纯双电层原理的超级电容器是真正的 电容器;电化学电容器是否可以称为电容器则需要分析。电化学超级电容器应分为两类,如 果是一双电层原理占主要电荷(或能量)存储的可以称之为超级电容器,一般这种超级电容 器的能量密度不会比双电层效应的超级电容器大多少,因此,这种超级电容器几乎没有实际 意义;第二类的电化学“超级电容器”的电荷存储是一电化学原理占主要成分,双电层原理所 占的电荷仅仅是一小部分。这种“超级电容器”实际上应成为“电容电池”,一进部署一电容器 范畴,在实际上,蓄电池里或多或少也存在双电层效应,是否将锂离子电池、镍氢电池、铅 酸电池液归类于“超级电容器”中,结果是否定的。因此,如果电化学效应明显的超过了双电 层效应,也称之为“超级电容器”就显得喧宾夺主了。那么称之为“赝电容”或“准电容”倒是有 些恰如其分。

  接下来的问题就是如何鉴别超级是电容器还是电池、是双电层原理的超级电容器还是电 化学电容器、是有机体系超级电容器还是水系超电容器还是有机体系超级电容器。

  首先,双电层原理的超级电容器的充放电过程中没有电化学过程。因此,超级电容器的 电压可以释放到零,所以双电层超级电容器在存储过程中超级电容器两端是短接的,也就是 说在不用时不希望超级电容器带有电荷或电压。而蓄电池的电压是不允许释放到零的也不允 许正、负电极短接的,这样会造成短路并损坏电池。因此,仅仅从平时的两个电极是否短接 就可以简单的判别出来。当然,用是否可以放电到零作为区分超级电容器和电池的方法也是 行之有效的;第二,从理论上讲由于超级电容器的两个电极是对称的,因此允许反向电压工 作,而蓄电池决不允许也不可能反向电压工作;第三,双电层原理的超级电容器的充电过程 的电压与电荷之间的关系是线性关系,而电池的电压与电荷之间的关系不是线性关系。

  如果是电化学超级电容器与蓄电池之间的鉴别要比双电层原理的超级电容器与蓄电池 之间的鉴别困难一些。其原因是,电化学超级电容器与蓄电池的原理是一样的,所不同的是 电化学超级电容器的还有一部分双电层效应作为储能的一部分,如果没有这一点就从本质上不属于超级电容器;如果需要区分电化学超级电容器与蓄电池,可以从能量密度入手。即电 化学超级电容器的储能远低于蓄电池。因此从放电能力的对比是可以区分出电化学电容器和 蓄电池的。

  由于电化学超级电容器的特性与蓄电池非常相像,区鉴别双电层超级电容器和电化学超 级电容器的方法与双电层超级电容器与蓄电池的鉴别方法相同,即双电层超级电容器可以将 电压释放到零,而电化学超级电容器不允许将端电压释放到零;也可以利用双电层原理超级 电容器ESR远低于电化学超级电容器来鉴别是双电层超级电容器还是电化学超级电容器;第三种方法,由于电化学超级电容器在充放电过程中存在电化学反应,相应的能量存储与释 放比双电层超级电容器高。因此,电化学超级电容器的等效法拉数大于双电层超级电容器。可以从法拉数区分电化学超级电容器与双电层超级电容器。

  水系超级电容器和有机体系超级电容器的鉴别很简单。水系超级电容器的额定电压与有 机体系超级电容器不是一个电压等级,有机体系超级电容器的额定电压在2.3~2.7V之间, 而水超级电容器则为1.6V 以下。对于单体超级电容器来说,仅从其额定电压值就可以区分 有机体系超级电容器和水系超级电容器。由于有机体系超级电容器的能量密度高于水系超级电容器,从能量密度角度也可以区分 有机体系超级电容器还是水系超级电容器。如水系超级电容器的体积通常比较大,重量比较重。

  在封装形式方面,小容量的有机体系超级电容器的封装类似于电级电容器或扣式电池, 而水系超级电容器则没有类似地级电容器那样的封装形式。在ESR方面双电层原理的水系超级电容器的ESR低于有机体系超级电容器,因此水系双电层原理的超级电容器放电电流高于有机体系。


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