儀商導讀:目前,新能源的研究領(lǐng)域中,超級電容作為業(yè)界關(guān)注的新型儲能器件,具備了可快速充放電的優(yōu)點,又有電池的儲能機理。因此,超級電容測試及其應用是業(yè)內(nèi)人士比較關(guān)注的話題。
在這些應用中,超級電容器為系統(tǒng)單獨提供所需的峰值功率電源或與電池一起在連續(xù)工作時提供穩(wěn)流低功率電源,而在峰值負載時提供一個高功率脈沖。在這里,超級電容器減弱了用電器對電池提供峰值功率的要求,這樣就可以大大延長電池的壽命,并減小了電池的整體尺寸。
近年來,超級電容器展現(xiàn)出更為廣泛的應用前景,特別是在發(fā)展混合動力或純電動汽車領(lǐng)域的應用。超級電容器與電池聯(lián)合,可以提供高功率輸出和高能量輸出,既減小了電源的體積,又延長了電池的壽命。
超級電容,又叫雙電層電容器或法拉第準電容器,他們可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板,在極板上加電,正極板吸引電解質(zhì)中的負離子,負極板吸引正離子,實際上形成兩個容性存儲層,被分離開的正離子在負極板附近,負離子在正極板附近。
圖一、工作原理及結(jié)構(gòu)示意圖
超級電容的“超級”在于其功率密度高,可達鋰電池的2~30倍;充放電時間短,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;循環(huán)壽命長,深度充放電可循環(huán)使用達數(shù)十萬次;工作溫度范圍寬;充放電線路簡單;失效開路,過電壓不擊穿,安全可靠等,是兼?zhèn)潆娙莺碗姵靥匦缘男滦驮???梢詰迷诨旌蟿恿ζ?、移動設(shè)備電源、太陽能、風能、燃料電池等發(fā)電的儲存、緊急照明系統(tǒng)以及大功率電脈沖設(shè)備等。
那么如何測量超級電容的參數(shù)?我們以實驗室測量結(jié)合計算的方法,簡單介紹一下。
容量測量:
如下圖測試電路,核心是用一個具有恒流輸出及電壓限制的功率電源作為充電電源。電容兩端的充電電壓波形可以通過一個數(shù)字示波器進行記錄。通過示波器的光標,可以很方便地讀出電壓從1.5V上升到2.5V所用的時間,基本的計算公式如下:i=C(△V/△t)公式變換為:C= i(△t/△V)。充電電流設(shè)定為1A,電壓變化范圍△V=2.5V-1.5V-1V 那么C=△t,在這個示例中,超級電容的容量在數(shù)字上與電容從1.5V充電到2.5V的時間相等。時間單位為秒。由于超級電容結(jié)構(gòu)的特殊性,電容在測試前必須進行完全的放電。