超级电容器的原理和电特性

超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件，随着它的问世，如何应用好超级电容器，提高电子线路的性能和研发新的电路、电子线路及应用领域是电力电子技术领域的科技工作者的一个热门课题。电抗器铁芯常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种含硅的钢，其含硅量在0.8~4.8%。高频高压变压器电源变换器的应用越来越广泛，如应用于氩弧焊、静电除尘、脱水以及脱硫脱硝等工业领域。磁场线圈通常指呈环形的导线绕组，其电感量大小与有无磁芯有关，Q值愈高，回路的损耗愈小，广泛应用于马达、电感、变压器和环形天线等。

1. 级电容器的原理及结构　

1.1 超级电容器结构

图1显示了超级电容器的模型。超级电容器中，多孔电A采用活性炭粉、活性炭和活性炭纤维，电解液采用碳酸丙烯酯或高氯酸四乙烯酯等有机电解液。在操作过程中，在可极化电极和电解质溶液之间的界面处形成的双电层中累积的电容C由以下公式确定：

ε 是电解液的介电常数，δ 是电极界面到离子中心的距离，s 是电极界面的表面积。

由图中我们可见，其多孔化电极是使用一种多孔性的活性碳有极大的表面积在电解液中吸附着电荷，因而将企业具有一个极大的电容量并可以存储空间很大的静电能量，超级电容器的这一技术特性是介于中国传统的电容器与电池发展之间。电池系统相较之间，尽管这能量密度是5%或是更少，但是这能量的储存管理方式，也可以直接应用在我国传统汽车电池存在不足问题之处与短时高峰值电流之中。这种影响超级电容器有几点比电池好的特色。

1.2 工作原理

超级电容是利用双电层原理的电容器。示意图如图2所示。当施加电压到超级电容器的两个极板时，极板的正电极储存正电荷，而负极板储存负电荷，就像普通电容器一样，在电解质和电极的交界处形成一个相反的电荷，以平衡电解质的内部电场。这种正负电荷分布在两个不同相之间的接触表面上，正负电荷分布在相反的位置上，正负电荷之间的间隙很短，这种电荷分布层称为双层，因此电容很大。当两电极之间的电位低于电解质的氧化还原电极电位时，电解质界面上的电荷不会离开电解质，超级电容器处于正常工作状态(通常低于3v) ，如果电容器两端的电压超过电解质的氧化还原电极电位，电解质将分解为异常状态。当超级电容器放电时，正负极板上的电荷由外部电路释放，电解质界面上的电荷响应降低。由此可见，超级电容器的充放电过程始终是一个没有化学反应的物理过程。因此，性能稳定，使用化学反应不同于电池。

2.3 主要特点

由于中国超级电容器的结构及工作基本原理使其发展具有如下特点：

　①.电容工作量大，超级电容器可以采用生物活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极与电解液接触的面积已经大大提高增加，根据电容量的计算模型公式，那么两极板的表面积影响越大，则电容量越大。