电容器是储存电荷的元件。普通电容和超级电容(EDLC)的储能原理相同,都是以静电场的形式存储电荷,但超级电容更适合快速释放和储存能量,尤其适用于精密能量控制和瞬时负载设备.
让我们在下面讨论传统电容器和超级电容器之间的主要区别。
比较项目 |
传统电容器 |
超级电容器 |
概述 |
常规电容器是一种静电荷存储电介质,可具有永久电荷,应用广泛。是电子电源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1970、1980年代发展起来的一种通过电解液极化来储存能量的电化学元件。 |
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,中间有绝缘电介质。 | 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。 电极涂有活性炭,其表面有微小的孔隙,可以扩大电极的表面积,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中电极之间的电介质。 | 超级电容器没有电介质。相反,它使用由界面处的固体(电极)和液体(电解质)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会在电场中受力而移动,当导体之间存在电介质时,会阻碍电荷的移动,使电荷在导体上积聚,从而导致电荷积蓄. | 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储能。 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。 一般的电容容量范围从几pF到几千μF。 |
容量更大。 超级电容器的容量大到可以当电池使用。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提供电荷,最快 10 秒,并且每单位体积存储的电荷比传统电容器更多。这就是为什么在电池和电解电容器之间考虑它的原因。 |
充放电循环寿命 |
更短 | 更长 (一般10万+,最多100万次循环,10年以上应用) |
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 (通常为 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 |
使用寿命长 超高容量 快速充放电时间 高负载电流 更宽的工作温度范围 |
应用 |
▶输出平稳供电; ▶功率因数校正(PFC); ▶频率滤波器、高通、低通滤波器; ▶信号耦合和去耦; ▶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),更换电解电容组; ▶手机、笔记本电脑、手持设备等的电源; ▶充电式电动螺丝刀,数分钟即可充满电; ▶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 |