电容电池原理

发布时间:2013-04-16 阅读量:1797 来源: 我爱方案网 作者:

前面给大家介绍了电容电池,相信大家对它都有了一个基本的了解,现在我们来看看电容电池的原理及电容电池的应用。
 
电容电池的定义
 
电容电池就是一个电容器,它是一个用来容纳电荷和储存电能的器件并且它是一个电容量巨大的电容器。就是由于其容量比通常的电容器大得多,对外表现和电池相同,也称作“超级电容”。
 
电容电池原理
 
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,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,从而使单位重量的电容量可达100F/g,并且电容的内阻还能保持在很低的水平,碳材料还具有成本低,技术成熟等优点。从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能,且在实际使用时,可以通过串联或者并联以提高输出电压或电流。
 
电容电池原理
上图为:电容电池的原理图
电容电池充电原理
 
当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下,正极由于失去负电荷而带正电,负极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反,电荷定向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小,在电荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压UC等于电源电压U时电荷停止移动,电流 I=0,开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉。当 K 闭合时,电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零。
 
电容电池的应用
 
电容电池也是超级电容,作为大功率物理二次电源,在国民经济各领域用途十分广泛。在特定的条件下可以部分或全部替代蓄电池,应用在某些机电(电脉冲)设备上,可使其产生革命性进步。
 
1. 配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统,如:汽车、坦克、铁路内燃机车等,能有效保护蓄电池,延长其寿命,减小其配备容量,特别是在低温和蓄电池亏电的情况下,确保可靠启动。
 
2. 用作高压开关设备的直流操作电源,铁路驼峰场道岔机后备电源,可使电源屏结构变得非常简单,成本降低,储能电源真正免维护。
 
3. 用作电动车辆起步,加速及制动能量的回收,提高加速度,有效保护蓄电池,延长蓄电池使用寿命,节能。
 
4. 代替蓄电池用于短距离移动工具(车辆),其优势是充电时间非常短。
 
5. 用于重要用户的不间断供电系统。
 
6. 用于风力及太阳能发电系统。
 
7. 应用电脉冲技术设备,如:点焊机、轨道电路光焊机、充磁机、 X 光机等。
 
电容电池
上图为:电容电池
电容电池使用注意事项
 
1、超级电容器具有固定的极性。在使用前,应确认极性。
 
2、超级电容器应在标称电压下使用:当电容器电压超过标称电压时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,而且内阻增加,寿命缩短,在某些情况下,可导致电容器性能崩溃。
 
3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中,高频率的快速充放电会导致电容器内部发热,容量衰减,内阻增加,在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
 
4、安装超级电容器后,不可强行倾斜或扭动电容器,这样会导致电容器引线松动,导致性能劣化。
 
5、在焊接过程中避免使电容器过热:若在焊接中使电容器出现过热现象,会降低电容器的使用寿命,例如:如果使用厚度为1.6mm的印刷线路板,焊接过程应为260℃,时间不超过5s。
 
6、将电容器串联使用时:当超级电容器进行串联使用时,存在单体间的电压均衡问题,单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压,从而损坏这些电容器,整体性能受到影响,故在电容器进行串联使用时,需得到厂家的技术支持。
 
总结:因电容电池的优势得以在现代工业中广泛应用,同时也更多的人投入到有关电容电池的行业中来。以上关于电容电池原理的介绍希望对大家有所帮助,如想了解更多可通过站内搜索阅读。
 
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