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法拉电容、超级电容器技术原理、及容量的概念

 
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最后更新: 2022-08-19 10:53
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公司基本资料信息
详细说明

一、法拉电容、超级电容器技术原理

法拉电容、超级电容器是一种电容量可达数千法拉的极大容量电容器。电容量取决于电极间距离和电极表面积,为了得到如此大的电容量,要尽可能缩小超级电容器电极间距离、增加电极表面积,为此,采用双电层原理和活性炭多孔化电极。
      超级电容器双电层介质在电容器的二个电极上施加电压时,在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带的电荷极性相反的电荷并被束缚在介质界面上,形成事实上的电容器的二个电极。很明显,二个电极的距离非常小,只有几nm.同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积,可以达到2000 m2/g。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言,超级电容器的这一特性介于传统电容器与电池之间。当二个电极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上的电荷不会脱离电解液,超级电容器处在正常工作状态(通常在3 V以下),如果电容器二端电压超过电解液的氧化还原电极电位,那么,电解液将分解,处于非正常状态。随着超级电容器的放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液界面上的电荷响应减少。由此可以看出超级电容器的充放电过程始终是物理过程,没有化学反应,因此性能是稳定的,与利用化学反应的蓄电池不同。
      超级电容器也属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离,两块极板之间为真空(相对介电常数为1)或一层介电物质(相对介电常数为ε)所隔离,电容值为:
  C = ε•A / 3.6 πd •10-6 (μF)
 其中A为极板面积,d为介质厚度
 所储存的能量为:
  E = 1/2 C (ΔV)2
  其中C为电容值,ΔV为极板间的电压降。可见,若想获得较大的电容量、储存更多的能量,必须增大面积A或减少介质厚度。
  双电层电容器中,采用活性炭材料制作成多孔电极,同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别聚集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上,从而形成两个集电层,相当于两个电容器串联,如图所示:
 由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积A),而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d),根据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上,从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。
产品分类:
  超级电容器完全不同于传统的电解电容器,由于特殊的原材料、特殊的制作方法,其单体容量能够超过传统电容器的1000倍以上,在0.6升的体积内就能够达到10000F以上的容量,兼具电池与电容的双重特性,成为一种性能极佳的动力电源。超级电容器满足了市场对高频率、大强度、高循环次数、并符合环保政策的动力电源的需求,在机械、电子、汽车、太阳能等领域有着极好的发展前景。
产品特性:
产品的技术特性
(1)充电速度快,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;
(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达1~50万次;
(3)能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
(4)功率密度高,可达300W/KG~5000W/KG,相当于电池的5~10倍;
(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;
(6)安全系数高,长期使用免维护;
(7)超低温特性好,可工作于摄氏零下30℃的环境中;
(8)检测方便,剩余电量可直接读出。



二、法拉电容、超级电容器的容量概念

根据电量的定义,Q=I*t, 对电容器则有Q=CU。1法拉的电容,如果充到2.5V,则电量为1F×2.5V=2.5库仑,相当于多少毫安时呢:2.5库仑=2.5安培秒=2500mA* (1/3600)h=0.6944 mAh. 这里假设电容器的电压放到0,把全部电荷放出来。由此可见,电容与容量不是一个单位,并不能直接转化。只有电容与电压一起考虑时,才能准确评价容量的多少。
    总结为四句话:法拉化为毫安时,先把额定电压乘,再乘0.694,要的结果就是它。
    不过计算出来的结果让人沮丧,一只270F 2.5V的电容,其电容量只有675库仑,能量上相当于470mAh左右,而后者仅相当于一只十年前左右的5#镍镉电池的容量。
    

    以上的计算是理论上的计算,超电容在实际使用中,通常不会完全放到0V(电压太低了可能也无法利用)而是某一数值。所以,它能释放的电量,应该是Q=C(V高-V低)。即Q=C*ΔV。换言之,如果2.5F的超级电容器的ΔV为1V,1F的ΔV为2.5V,则它们可释放的电量是相等的,也就是你所感兴趣的“mAh容量”,而事实上在电容器行业中,表示容量更习惯用电容量而不是电量(电池的容量实际上是电量)。打个形象的比方,如果一个圆柱形杯子来代表电容器,它的电量即一杯水中装了多少水,电压就是那个水的深度,电容就是杯子的截面积(或者更形象的是直径)。电容代表的是每注入多少水,电压升高的快慢程度,升得越慢,表明它容得越多,也即容量越大。但是电池的情况有点不一样,因为电压的升高并不是与注入的电量成正比的(存在电压的的平台段和陡峭段)。所以它更象一个两头细中间很大的鼓形的瓶子,水的总量代表电量,水的高度代表电压,瓶口的截面积代表“容电能力”,开始注水时升得快,中间一段口径大,升得慢,到快满时又升得快。可见电池并不适合用瓶的口径来标识它的容量能力,而最好是用装水的总量即电量来代表其容量。 或者,如果你把电池看成一个“电化学电容器”(且不先追究其内部的机理符合与否),它就是一个低电位和高电位时容量小,中间段电位时 容量大的电容器。
      国际上规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)


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我工厂是国内专业生产法拉电容、超级电容器的高新技术企业,集研发、生产、销售于一体,经过多年的市场探索,现已具备非常雄厚的科研及经济实力,目前法拉电容、超级电容器产品已远销国际海内外市场
 
本工厂从1999年开始研发生产超级电容器、法拉电容系列产品,国内专业生产超级电容器的高新技术企业。主要研发人员从“十五”期间开始承担国家科技部 863计划电动汽车重大专项“电动汽车用超级电容器”项目。经过多年对国家重点项目的研究试验,结合国内外市场的实际需求,现已具备生产卷绕型2.5V/2.7V系列、组合型5.0V/5.5V系列、叠片型5.5V系列,以及大容量10V,20V,50V,100V,200V,300V,400V系列法拉电容模组、模块系列产品等。一百多个规格型号超级电容器的能力,产品性能指标达到国内外同期产品水平。
目前公司产品涉及到消费电子类、工业用电器、光电、太阳能、航天、运输、交通能源、军工等广泛领域。
法拉电容-超级电容器
主要产品:
一.水表/气表/燃气表/智能电表 用法拉电容、超级电容器
5.5V系列0.1F,0.22F,0.33F,0.47F,1.0F,1.5F,2F,4F,5F,6F,8F
 
二.控制器类/小家电 5.0V/5.5V系列0.1F,0.22F,0.33F,0.47F,1.0F,1.5F,2F,4F,5F,6F,8F
 
三.大电流放电产品2.5V/2.7V系列1F,3.3F,4.7F,10F,20F,30F,50F,100F,120F,200F,400F,3000F
 
四.法拉电容模组、模块系列,超级电容器模组、模块系列
定做各种行业10V、15V、20V、60V、100V、200V、300V、400V系列法拉电容模组
产品应用:

 

厂家直销、法拉电容、超级电容器 、竭诚欢迎各界人士来电洽谈业务,交流应用经验,免费提供样品测试机会。
 
联系人:姬先生
 
工厂手机: 15134191987 微信同步                   QQ交流1213852136
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