电容器本身拥有储能的特性,因此充放电性能也是值得关注的一条关键信息。特别是在充放电过程中的短路问题,非常影响使用中的稳定性。尼吉康方面则通过特殊的结构解决了快速充放电的短路问题。
另一方面,超级电容器是新型储能装置的一种。超级电容器的区别实际上在于电解电容器的电极材料上,成为介于电容和电池之间的一种产品,的容量完全可以充当电池使用。
电气双层电容(EDLC)便是超级电容中的一种,在充放电过程中完全没有涉及物质变化,充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,但EDLC的能量密度低至7Wh/kg,在体积上不具有优势。
尼吉康则在此前推出了“SLB系列”小型锂离子可充电电池,这是一种通过采用钛酸锂(LTO)作为负极实现的小型锂离子充电电池,也是超级电容的一种。拥有高倍率快速充/放电性能、接近电容器的高输入/输出密度、10C下超过25000回充放电循环的命、-30℃下工作的低温特性等优势。通过采用株式会社东芝的SCiB™技术开发出同时拥有高功率密度和能量密度的小型锂离子可充电电池。
为什么铝电解质电容不能承受反向电压?
由于电解电容器存在极性,在使用时注意正负极的正确接法,否则不仅电容器发挥不了作用,而且漏电流很大,短时间内电容器内部就会发热,破坏氧化膜,随即损坏。 如图为铝电解电容的基本结构,它由阳极( anode )、在绝缘介质上附着的氧化铝构成的铝层,接收极的阴极铝层,和真正的由电解液构成的阴极。电解液浸透在两个铝层间的纸上。 氧化铝层是通过电镀在铝层上,相对于加在其上的电压来说是非常薄的,很容易被击穿,导致电容失效。
为什么把电解电容器正负极接反时电阻率变小?
涉及到电解电容器的原理:正接时电容器的正极会形成极薄的氧化膜(氧化铝)来作为电介质;反接时金属铝薄片(电容正极)是接电源负极的,会电解出H2来而不会形成氧化膜,另一电极由于材料不同也不会形成可以作为电介质的氧化膜。
极性电容反接为什么会短路?
极性电容内部结构分为正极、介质层、负极,介质层具有单向导电的性质,当然接反后产品介质层就起不到绝缘的作用了,电容自然就短路了。
材料的特性
铝箔是铝电解电容器主要材料,将铝箔设置为阳极,在电解液中通电后,铝箔的表面会形成氧化膜(Al2O3),此氧化膜的功能为电介质。
形成氧化膜后的铝箔在电解液中是具有整流特性的金属,就像是一个二极管,被称之为阀金属。
①阳极铝箔
,为了扩大表面积,将铝箔材料置于氯化物水溶液中进行电化学蚀刻。然后,在硼酸铵溶液中施加额定电压的电压后,在铝箔表面形成电介质氧化层(Al2O3),这个电介质层是很薄很致密的氧化膜,大概1.1~1.5nm/V , 绝缘电阻大约为10^8~10^9Ω /m。氧化层的厚度和耐压成正比。
②阴极铝箔
同阳极箔一样,阴极铝箔同样有蚀刻的程序,但是没有氧化的程序。因此,阴极铝箔表面只有少量的自然氧化形成的(Al2O3),能承受的电压只有0.5V左右。
③电解液
电解液是由离子导电的液体,是真正意义上的阴极,起着连接阳极铝箔表面电介质层的作用。而阴极铝箔类似集电极一样起着连接真正阴极和内部电路的作用。电解液是决定电容器特性(温度特性,频率特性,使用寿命等)的关键材料。
④电解纸
电解纸主要起着均衡电解液的分布并保持阴极箔和阳极箔间隔的作用。
反相电压
施加反相电压会引起电容器阴极箔的化学反应,同施加过大电压一样会导致漏电流迅速增加,电容器内部会产生热量和气体而引起内压升高。
这种化学反应会随着电压,电流,环境温度的升高而加快。同时静电容量减少,损失角增大,漏电流增加。
施加大概1V的反相电压会导致容量减少;施加2V-3V的反相电压会导致容量减少,损失角增加/或者漏电流增加而缩短了电容器的寿命。如果施加更大的反相电压会导致开阀或电容器损坏。
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