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什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器

作者: 昂洋運營部發(fā)表時間:2022-01-15 09:15:16瀏覽量:1959

在儲能產品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作范圍、超高安全性、超長壽命等儲能特點的超級電容(法拉級電容)單獨使用,以及與其他儲能產品的復合使用成為主流。對于使用者而言,選擇適合的超級電容至關重要。
文本標簽:超級電容

在儲能產品百花齊放的今天,具有超大功率、超大電流、超寬工作范圍、超高安全性、超長壽命等儲能特點的超級電容(法拉級電容)單獨使用,以及與其他儲能產品的復合使用成為主流。對于使用者而言,選擇適合的超級電容至關重要。



1.超級電容的特性
讓我們從功率特性、儲能特性、環(huán)境特性和安全特性等方面了解下。
超級電容首先是個電容,電容做到法拉級是前所未有的事情。“超級”二字,即與一般的電容相比,其具有超大電能量存儲能力,而同時它還保留了超強的功率特性。這為某些應用——快充快放、快充慢放(長放電時間)、慢充快放提供了機會。
此外,超級電容還具備其他一些獨特的儲能優(yōu)勢:
環(huán)境:超級電容器的工作溫度為-40℃~70℃,基本滿足大部分環(huán)境要求;
安全:針刺、擠壓、振動、沖擊、燃燒等都不會爆炸;
壽命:充放電可達1百萬以上循環(huán),一般應用10年以上不成問題。
2.哪些情景會應用到超級電容器?
如果你需要一個器件,具有大功率特性,還需一定能量驅動用電器,長期免維護,在寬的溫度范圍內使用,特別是零下三四十度對安全性要求比較嚴格的場合,是時候選擇一款合適的超級電容。
瞬間大功率,如無人機彈射裝置;
短時間電流供給,如警用手電筒;
頻繁加速(下行)減速(上行)的工況,如制動能量回收裝置;
極端嚴寒天氣或電池失效狀態(tài)下的柴油車輛發(fā)動;
風力發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電、核能等發(fā)電端的備用電源;
各類長壽命、 高可靠、免維護、高功率密度備用電源;
3.選擇超級電容器前應該知道的信息
那么什么樣的超級電容器能夠滿足你的需求?超級電容有哪些至關重要的參數(shù)呢?以集星科技的超級電容產品體系來進行說明。其主要參數(shù)有電壓(V)、容量(F)和額定電流(A)。
什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器
超級電容具體應用中的功率要求、放電時間及系統(tǒng)電壓變化對器件選擇起決定作用。簡單來說,兩類參數(shù)是必須明確: 1)工作電壓范圍;2)功率輸出值或者持續(xù)多長時間的電流輸出。
4.如何計算所需超級電容器容量
(1)恒電流,即超級電容工況中的電流和持續(xù)時間一定的情況下:
C=It/( Vwork -Vmin)
例如:工作起始電壓 Vwork=5V;工作截止電壓 Vmin=4.2V;工作時間 t=10s;工作電源 I=100mA=0.1A所需電容容量為:
C =0.1*10/(5 -4.2)=1.25F
此種情況選擇容量為5.5V1.5F的產品即可。
(2)恒功率,即功率輸出值一定的情況下
C*ΔU2/2=PT
例如,200KW功率下持續(xù)放電10秒,工作電壓范圍為450V-750V,所需電容容量:
C=220kw10/(7502-4502)=11F
故電壓在750V以上11F容量的電容器(儲能系統(tǒng))能夠滿足此需求。
如計算后的電容容量不在單體范圍內,可將多個超級電容器串并聯(lián)組成模組,以滿足客戶具體所需。
多電容器并聯(lián)計算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
多電容器串聯(lián)計算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
5.其他產品選擇的建議
(1)高電壓系列產品在多數(shù)情況下具有優(yōu)勢
多家公司推出的2.85V和3.0V產品,那么高電壓產品有哪些優(yōu)勢?
壽命指數(shù)(1,000,000循環(huán)壽命)不變,相同體積下,比功率和比能量提升。
功率和能量不變的情況下,減少單體數(shù)量,降低整體系統(tǒng)重量,實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化設計。
一文看懂什么是超級電容以及如何選擇合適的超級電容器
(2)滿足特殊需求
若遇特殊應用需求,單純的電壓值參考意義并不大。例如65℃以上高溫,2.5V系列產品不失為一個好選擇。需要注意的是,同所有電化學元器件一樣,環(huán)境溫度會極大影響超級電容器的壽命,高溫環(huán)境下每降低10℃,壽命將增加一倍。

本文未對超級電容的結構和電極材料進行說明,因非量化的參數(shù)對超級電容的實際選擇意義并不大。需要注意的是,目前尚無萬能的儲能元器件,多種儲能器件復合使用成為最佳選擇。同樣超級電容利用其他儲能器件來發(fā)揚自己的優(yōu)點,揚長避短,也正在成為主流。

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