超级电容(小型) - 应用介绍
超级电容器的原理及应用
超级电容器的原理及应用
超级电容器是一种电子元件，它具有高电容、高电压和快速充放电等特点。
超级电容
器是由两个极板和介质隔离层组成的，它们通过两个电极接口连接电路。
为了增加电容值，极板和介质隔离层通常是构成层状结构。
超级电容器的原理是利用电场作用力吸附电荷，
电极板之间的电荷可以通过电解液的运动迅速传递。
超级电容器具有很多的应用领域，例如：
1.储能系统
超级电容器的能量密度比锂电池低，但它可以快速充放电，寿命长，不需要维护。
因此，超级电容器被广泛应用于储能系统中，例如智能电网，风力涡轮机和电动汽车。
2.动力系统
3.消费电子和家用电器
由于其体积小、重量轻和快速充放电的特点，超级电容器在消费电子和家用电器领域
中得到了广泛应用。
例如，手提式视频摄像机、智能电话和耳机等产品中都可以看到超级
电容器的身影。
4.工业自动化
超级电容器可以快速充放电，并且经久耐用，可以在工业自动化控制系统中得到广泛
应用，例如可编程控制器（PLC）、自动化机床和机器人等。
总之，超级电容器的应用范围十分广泛，可以应用于无线通讯、铁路运输、信号处理
和军事应用等领域。
以年复合增长率20%以上的增长速度，超级电容器的市场规模将迅速
扩大，成为未来节能、环保和新能源领域的重要组成部分。
超级电容应用电路
超级电容应用电路
超级电容是一种能够快速存储和释放大量电荷的电子元件，它具有高能量密度、长寿命、高功率密度等优点。
超级电容的应用范围非常广泛，下面是一些常见的超级电容应用电路。
1. 能量存储：超级电容可以用于能量存储，例如在太阳能电池板、风力发电机等可再生能源系统中，超级电容可以存储电能，以备不时之需。
2. 峰值功率辅助：在一些需要高功率输出的应用中，例如电动工具、闪光灯等，超级电容可以提供峰值功率辅助，以满足瞬间高功率需求。
3. 电源备份：超级电容可以作为电源备份，在主电源故障或停电时提供临时电力支持，以保证系统的正常运行。
4. 能量回收：在一些需要频繁制动或减速的应用中，例如电梯、起重机等，超级电容可以回收制动能量，并在需要时释放出来，以提高能源利用率。
5. 滤波：超级电容可以用于滤波，例如在电源电路中，超级电容可以平滑电压波动，提高电源质量。
6. 记忆备份：超级电容可以用于存储数据或程序，例如在计算机、嵌入式系统等中，超级电容可以作为备用电源，在主电源故障时保证数据不丢失。
总之，超级电容具有许多优点和应用前景，它可以提高系统的可靠性、效率和性能，在未来的电子技术中将会发挥越来越重要的作用。
超级电容的几种典型应用场合
超级电容的几种典型应用1 小功率短时间后备电源1.1 RTC消费电子类、电表等，掉电后需要维持时钟运行的场合，该场合主要是应用超级电容温度适用范围宽 （-40℃~70℃）及循环充放电寿命长（免维护）的特点，之前该应用一般用锂离子电池，如 2032 封装的纽 扣电池，但电池在该类应用中一般的寿命不长，在 2~3 年左右一般就要更换，给产品带来了维护及客诉的 麻烦，另外，现在随着互联网的普及，一般设备联网后都会与互联网基准对时校准，从而对 RTC 保持的时 间也没有像以前那样要几个月，所以选用超级电容恰好能够满足该类应用，而且随着超级电容行业价格的 调整，这类应用会越来越普及。
国网单相表也要求使用超级电容进行 RTC 维持，要求电池可更换，RTC保持的时间在 48 小时以上。
此类应用的时钟芯片有 8025T、DS1302、PCF8563、PCA8563/65 系列、MCU 集成等，一般对超级电容会有以下要求：1、 体积尽可能小；2、 漏电流尽可能小，一般客户要求是控制在 1~2uA；3、 价格相对便宜；4、 灌胶密封，不漏夜产品针对常见的应用需求，可用 5.5V-0.47F、5.5V-1.0F、5.5V-1.5F灌胶密封型超级电容等，国网单相表常用的是5.5V-0.47F、 5.5V-1F，5.5V-1.5F。
1.2 掉电数据保护及通信辅助该类应用，目前主要有电力行业（故障指示器、集中器、FTU/DTU 等）、车载行业（行车记录仪、轨迹记录仪等）；1、故障指示器：采集单元（探头）CT 取电存于超级电容，掉电后使用超级电容作为后备电源供电进行通 信（GPS），一般常用到型号有 5.5V-0.47F、5.5V-1F，个别会用到 5.5V-1.5F 及 5.5V-2.5F，对于新型 暂态录波的会选用 2.7V-120F 的单体，典型的行业客户有：积成电子、四方、科瑞、豪锐达等；2、集中器：主要是 II 型集中器，主要是国网应用这块，国网标准要求集抄时，掉电后要有 1 分钟的运行时间，功耗一般在 200mA 左右，典型工作电压是 5V，掉电后要求运行 1 分钟，保证通信稳定，使用 超级电容而不选用电池，是因为电池在户外的环境寿命衰减较快，寿命难以满足集中器的寿命使用时 间，另外，超级电容能够保证通信时（4G、GPS 或载波）需要的脉冲电流，根据各家的实际设计情况 及余量选择，一般常用的型号有 2.7V-25F、2.7V-20F、2.7V-16F、2.7V-10F，选用 2 只串联使用，目前 行业上主要还是选用 2.7V-25F 单体 2 只串联的较多。
超级电容器的主要应用领域
超级电容器的主要应用领域超级电容器发展展望：超级电容器也叫做电化学电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，比容量为传统电容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/kg，循环寿命大于100000次，可储蓄的能量比传统电容要高得多，并且充电快速。
由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。
而且超级电容器对环境无污染，可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量储蓄装置。
当高能量电池和燃料电池与超级电容器技术相结合时，可实现高比功率、高比能量特性和长的工作寿命。
近年来，由于超级电容器在新能源领域所表现出的产业趋势，许多发达国家都已经把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目，超级电容器的国外市场正呈现出前所未有的蓬勃景象。
依照美国国家能源局的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元（见下图1），其中，在电动汽车/新能源汽车领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元,在消费电子领域的市场规模有望在2013年达到30亿美元,在工业(风力发电、轨道交通、重型机械等)领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元。
根据中商情报预测，截至2014年，我国超容产业的增长率都在30%以上。
超级电容器的主要应用领域：1.超级电容器在太阳能能源系统中的应用太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太利用两个方面。
太阳能发电分为光伏发电和光热发电，其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。
光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。
自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来，世界上就便开始了太阳能光伏发电的应用。
目前，太阳能光伏发电系统有三个发展方向：独立运行、并网型和混合型光伏发电系统。
在独立运行系统中，储能单元一般是必须有的，它能将由日照时发出的剩余电能储存起来供日照不足或没有日照时使用。
目前，国际光伏能源产业的需求开始由边远农村和特殊应用向并网发电与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已有补充能源向替代能源过渡。
超级电容器技术及应用
VS
聚合物电解质材料的制备方法包括溶 胶凝胶法、聚合物共混法等，其性能 与应用领域与制备方法和条件密切相 关。聚合物电解质材料的电导率较高， 但能量密度较低，循环寿命也有待提 高。
03
超级电容器的应用领域
电动汽车与混合动力汽车
电动汽车与混合动力汽车是超级电容 器的重要应用领域之一。超级电容器 可以提供高功率能量，用于加速和爬 坡等需求，同时还能回收制动能量， 提高能源利用效率。
ABCD
加强安全检测
在生产和使用过程中加强安全检测，及时发现并 处理安全隐患。
提高可靠性
通过提高超级电容器的可靠性和稳定性，降低因 元器件失效导致的安全事故。
06
案例分析：某电动汽车公司采用 超级电容器的实践经验
技术选型与方案设计
技术选型
该电动汽车公司根据自身需求，选择了具有 高能量密度、快速充放电、长寿命等优点的 超级电容器，以满足电动汽车的储能和动力 需求。
02
超级电容器的技术原理
双电层电容器技术
双电层电容器技术是超级电容器中的一种，其工作原理是利 用电极和电解质之间形成的双电层来存储电能。在充电过程 中，正电荷和负电荷分别在电极和电解质表面积累，形成双 电层，从而产生电场和电压。
双电层电容器具有高功率密度、快速充放电、长寿命等优点 ，因此在混合动力汽车、电动车、电网储能等领域有广泛应 用。
相比传统电池，超级电容器具有更高 的充放电速度和更长的循环寿命，能 够更好地满足电动汽车和混合动力汽 车的运行需求。
风力发电与太阳能发电系统
风力发电和太阳能发电系统中，超级电容器可以用于储存和释放能量，以稳定电力输出。在风力发电系统中，超级电容器可 以吸收多余的能量，并在电力需求高峰时释放，提高电力系统的稳定性。
超级电容
超级电容超级电容是一种新兴的电子元件，具有很高的能量密度和极低的内阻，被广泛应用于储能设备、电子设备以及新能源领域。
本文将介绍超级电容的原理、应用以及前景。
超级电容是一种电子元件，它能够在电场中储存电荷，并且可以迅速充放电。
它的储能机制主要依赖于静电力和电化学反应。
与传统电池相比，超级电容具有储存能量高、电荷传输速度快、循环寿命长等优点。
这使得超级电容得以在需要短时间大量能量输出的领域得到广泛应用。
超级电容在储能设备方面有着广阔的应用前景。
电动汽车、可再生能源等领域需要高能量密度和快速充放电的储能设备，而超级电容具有满足这些需求的潜力。
通过充放电过程中的高效能量转换，超级电容可以有效缓解储能系统的能量波动，并提高能源利用率。
此外，超级电容还被广泛应用于电子设备中。
由于其快速的充放电特性，超级电容被用于平衡电池组的电荷状态，提高电池的寿命和效率。
此外，它还可以应用于电动工具、智能电网和智能家居等领域，为设备提供稳定的能量供应。
在新能源领域，超级电容的应用前景非常广阔。
它可以与太阳能电池板或风能发电机相结合，用于储存和平衡产生的能量，提高新能源的利用效率。
同时，超级电容还可以应用于智能电网中，提高电力系统的稳定性和可靠性。
然而，尽管超级电容在储能领域具有明显的优势，但它也存在一些挑战。
目前，超级电容的能量密度相对较低，依然无法与传统电池相媲美。
此外，超级电容的制造成本较高，也制约了其在大规模应用中的普及。
因此，当前的研究重点是如何提高超级电容的能量密度和降低制造成本。
总的来说，超级电容作为一种新兴的电子元件，具有很高的能量密度和极低的内阻，被广泛应用于储能设备、电子设备以及新能源领域。
尽管面临一些挑战，但超级电容的应用前景非常广阔，其在能源储存和传输中的作用越来越重要。
随着技术的不断进步，相信超级电容将发挥更大的潜力，在能源领域做出更大的贡献。
超级电容原理及应用简介课件
随着超级电容的应用领域不断扩大 ，需要制定相应的法规和标准以确 保其安全可靠地应用。
未来发展前景
技术创新
随着科研技术的不断进步，未来超级 电容有望在能量密度、循环寿命等方 面取得突破性进展。
应用领域拓展
产业链完善
未来超级电容的产业链将进一步完善 ，包括材料、制造、应用等方面，这 将有助于推动其大规模应用和商业化 进程。
超级电容的发展历程
01 20世纪60年代
超级电容的初步研究和发展。
02 20世纪90年代
随着电子技术和新能源产业的发展，超级电容的 应用逐渐广泛。
03 21世纪初
超级电容在电动汽车、混合动力汽车、能源存储 系统等领域得到广泛应用。
02
超级电容的工作原理
电化学双电层理论
总结词
电化学双电层理论是超级电容工作原理的基础，它解释了超级电容如何通过电极表面的双电层 来储存电荷。
5. 重复实验步骤，多次测 量以获得更准确的数据。
4. 当超级电容充满电后， 使用数字万用表测量电容 器的放电电压和电流。
结果分析与讨论
• 通过实验数据，分析超级电容的充电和放电特性，包括充电时间、电压变化、电流变化等。 讨论超级电容的储能原理以及在储能技术领域的应用前景。
• · 通过实验数据，分析超级电容的充电和放电特性，包括充电时间、电压变化、电流变化等。 讨论超级电容的储能原理以及在储能技术领域的应用前景。
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详细描述
法拉第准电容器理论认为，超级电容的电极表面存在可逆的氧化还原反应，这些反应与双电层的形成和电荷的储 存释放有关。在充电过程中，电解液中的离子在电极表面发生氧化或还原反应，将电荷储存于双电层中；在放电 过程中，这些反应发生逆向反应，电荷被释放出来。
超级电容器的应用
超级电容器的应用随着科技的发展和人类对节能环保的关注，超级电容器应运而生。
相比于传统的化学电池，超级电容器拥有更高的能量密度、更快的充放电速度和更长的寿命。
因此，它被广泛地应用于各种领域，例如新能源汽车、智能家居、工业自动化等等。
一、新能源汽车随着新能源汽车的普及，超级电容器成为了电动汽车储能系统的重要组成部分之一。
在汽车刹车或者减速时，超级电容器能够快速地将动能转化为电能并储存起来，这样可以减少能量的浪费并提高行驶里程。
此外，超级电容器还可以在启动时给电动机提供瞬间大功率输出，提高汽车的加速性能。
目前，一些车企已经开始将超级电容器应用于电动公交车等大型车辆上，并取得了良好的效果。
二、智能家居智能家居中的各种智能设备需要供电，如何保证低功耗、高效率、长寿命是其重要考量因素。
这时候，超级电容器就成为了一个不错的选择。
例如，智能门锁就采用了超级电容器储能技术，利用门锁在开启和关闭时的动力输出储存电能，这减少了对电池的依赖，延长了使用寿命。
此外，智能灯具和照明设备也可以利用超级电容器实现短时间内的高亮度照明，提高了照明效果。
三、工业自动化在工业自动化领域，超级电容器同样具有广泛的应用前景。
例如，当机器发生故障需要重新启动时，超级电容器可以提供瞬间的能量输出，避免了由于供电不稳定而导致的机器故障。
此外，在机器人领域，超级电容器可以用于为机器人提供大功率输出，以便快速执行任务。
综上所述，随着对节能环保意识的逐步提高，超级电容器得到了广泛的应用。
它的特点是能够以短时间内储能并快速释放储存的电能，适用于峰值功率需求场合，同时也有能耗低、可靠性高等特点。
未来，它在新能源汽车、智能家居、工业自动化领域的应用前景也越来越广阔。
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Common Products 通用产品参数
产品编号 Part Number VNP 3R0 305 QG VNP 3R0 505 QG VNP 3R0 106 QG VNP 3R0 256 QG VNP 3R0 506 QG VNP 3R0 107 QG VNP 3R0 357 QG VNP 2R7 305 MG VNP 2R7 505 MG VNP 2R7 705 MG VNP 2R7 106 MG VNP 2R7 506 MG VNP 2R7 107 MG VNP 2R7 357 MG VNP 2R5 106 MG VNP 2R5 606 MG VNP 2R5 127 MG VNE 2R3 226 MG VNE 2R3 506 MG VNE 2R3 127 MG VNE 2R3 227 MG 引脚 Terminal Lead Lead Lead Lead Lead Lug Lug Lead Lead Lead Lead Lead Lug Lug Lead Lead Lug Lead Lead Lead Lug VR 3.0V 3.0V 3.0V 3.0V 3.0V 3.0V 3.0V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.5V 2.5V 2.5V 2.3V 2.3V 2.3V 2.3V 容量 Capacitance (F) 3 5 10 25 50 100 350 3 5 7 10 50 100 350 10 60 120 22 50 120 220 ESR (m W ) AC(1KHz) 50 35 20 15 10 6.0 3.5 50 35 30 20 10 6.0 3.0 65 20 18 120 60 45 30 DC 65 45 26 20 15 8.0 3.5 65 45 40 26 15 8.0 3.5 95 30 25 170 100 80 50 Max Current (1 s to ½V R ) (A) 3.7 6.0 12.0 25.0 43.0 83.0 236.0 3.3 5.5 7.3 10.7 38.5 75.0 212.3 6.4 26.7 37.5 0.4 0.9 2.0 3.5 Leakage Current (mA, 72 hr) 0.010 0.014 0.036 0.082 0.126 0.600 1.680 0.008 0.012 0.020 0.030 0.105 0.500 1.400 0.027 0.120 0.240 0.038 0.090 0.240 0.640 Size (mm) Dx L 08 x 20 10 x 30 10 x 30 15 x 25 18 x 40 22 x 45 35 x 60 08 x 20 08 x 25 10 x 20 10 x 30 18 x 40 22 x 45 35 x 60 10 x 30 18 x 40 22 x 45 10 x 30 16 x 25 18 x 40 22 x 45 重量 Weight (g) 1.4 2.1 3.0 6.8 11.3 19.7 54.1 1.4 1.7 2.2 3.0 11.3 19.7 54.1 3.2 13.7 22.1 3.6 8.5 16.0 24.7 体积 Volume (ml) 1.00 1.60 2.40 5.00 10.20 19.70 54.10 1.00 1.30 1.60 2.40 10.20 17.10 57.70 2.40 10.20 17.10 2.40 5.00 10.20 17.10 能量密度 Energy Density (Wh/L) 3.8 3.9 5.2 6.3 6.1 7.3 7.6 3.0 3.9 4.5 4.3 5.0 5.9 6.1 3.7 5.1 6.1 6.9 7.3 8.7 9.5
Capacitance
106: 10F(10 x 106uF) 357: 350F (35 x 107uF)
C. Tolerance
MG: -20 to + 20% QG: -10 to +20% I: O:
Module Terminal
H: L: T: C:
Custom 订制
Specifications 产品特性
特性 和 优点
• 2.3 - 3V额定电压 • 3V 能量密度提高40%
• 3V 等同相对体积减少40%
• 更高的可靠性, 并延长使用寿命 (相对 2.7V超级电容) • -40 至 +65°C(70°C)工作温度 • 超过500,000次循环充放电寿命
High temp. reliability results at 3V rated 在3V额定电压的高温稳定性
3.0V 3.2V o -40 C to +65oC -40oC to +80oC
o
Characteristics 2.7V 2.85V
2.5V 2.65V o -40 C to +70oC -40oC to +85oC
2.3V 2.45V
QG: -10 to +30%, MG: -20 to +20% After 1000 hours at V R loaded at 65 C (70oC) 额定电压负荷, 65oC(70oC), 1000小时后, 电容符合以下标准 30% of initial value 初始值 2 times of specificed value 规定值 Max. w orking voltage at 2.1V 最大工作电压为2.1V o 于 at -25 C, +25oC, +65oC 于 at -25oC, +25oC, +70oC 5% of initial value 初始值 2 times of specificed value 规定值 Over 500,000 cycle 30% of initial value 初始值 2 times of specificed value 规定值 Cycle of Charge/discharge from VR to ½ VR 循环充放电 After 1000 hours storage ar +65oC(70oC) w ithout load. Capacitor meets the ciriteria of high temp. load life above 无负荷存储 , 65oC(70oC), 1000小时后 , 电容符合以上高温负荷寿命标准
超级电容模块
你要超级电容吗?
如果需要以下其中一项, 超级电容就最适合.
1. 要求瞬间比较大电流放电. 如USB产品要用0.5A以上电流, 闪光灯, 电动工具. 2. 要用电池, 但永远不更换, 免维护. 如太阳能道钉灯、地埋灯. 智能水,电,气表
3. 要求快速充电, 如警卫手电筒, 玩具,电动工具
超级电容与电池
超级电容与电池比较，有如下特性： 1. 2. 超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适 合大电流放电，（一枚3000F电容能释放瞬间电流2170A以上）。 超长寿命，充放电大于1000万次，是Li-Ion电池的1000倍，是 Ni-MH和Ni-Cd电池的2000倍，如果对超级电容每天充放电20 次，连续使用可达136年。 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记 忆效应。 免维护，可密封。 温度范围宽-40℃～+65℃，一般电池是-20℃～60℃。
4. 要求充放次数多过电池, 浮充也不需要更换电池, 如应急灯 5. 要求在零下40度也能正常保持能量工作, 如汽车/电动车泠起动 6. 要求轻的移动电源, 如遥控飞机 7. 要求比电池安全, 永远不会爆炸的储能产品
2.3 - 3V Supercapacitor 系列超级电容
小型超级电容 - 应用介绍
长春威恩科技有限公司
超级电容类别
Coin Type
Stacking Coin Type
Radial Type
Slim Flat Type
Large Cap Type
Module
什么是超级电容器?
• • • 超级电容器(supercapacitor, ultracapacitor) 又叫双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能. 它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反 复充放电数十万次。 功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍； 一、优点 • 在很小的体积下达到法拉级的电容量 • 无须特别的充电电路和控制放电电路 • 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响 • 从环保的角度考虑,它是一种绿色能源 • 超级电容器可焊接,因而不存在象电池接触不牢固等问题 二、缺点 • 如果使用不当会造成电解质泄漏等现象; • 和铝电解电容器相比,它内阻较大, 而不可以用于交流电路.
•对于快速充放电,超级电容器小的ESR意味着更大的功率输出, 瞬时功率脉冲应用,重要存储、记忆系统的短时间功率支持, 应用举例 1、快速充电应用,几秒钟充电,几分钟放电.例如电动工具、电动玩具; 2、在UPS系统中,超级电容器提供瞬时功率输出,作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充; 3、应用于能量充足,功率匮乏的能源,如太阳能; 4、当公共汽车从一种动力源切换到另一动力源时的功率支持; 5、小电流,长时间持续放电,例如计算机存储器后备电源, LED电筒;
3. 4. 5.
超级电容与电池
Batteries for Energy
Ultracapacitors for Power
Battery Complement • Battery life is reduced by power cycling and peak power drains • Combining ultracapacitors with batteries will reduce both peak power and average power load on batteries • Downsizing the battery considering the energy usage only. • Ultracapacitor low ESR improves efficiency in 6 recapturing energy and overall system performance.