如何使用超级电容器之BIGCAP?使用注意事项
（1）超级电容器极性问题
与普通电解电容器或电池不同的是，由于超级电容器正负极采用的是同种材质，从理论上讲是不存在极性的；而超级电容器所标识的极性是生产商在生产工艺过程制定的，当电容使用中不小心短期反向使用，不会造成电容器实质性破坏，调整为正向可保证使用，但不可长期反向使用，会造成电容寿命特性迅速衰减。
（2）关于超级电容器充电问题
超级电容器充电需要采用不超过额定电压的直流电压，可采用限流、恒流、恒功率、恒电压等多种充电方式；超级电容器充电时可能会拉低充电电源电压，直到电容器充满维持电压平衡。
（3）超级电容器的内阻及容量问题
在充放电过程中，超级电容器的内阻引起的IR降，会损失电容器的充放电效率，故电容器内阻大小在一定程度上决定了电容器品质的优劣，而由于超级电容器的内阻要大于普通电容器，在交流电路或高频率充放电过程中，电容会发热，造成寿命迅速衰减，这也是超级电容一般只用于直流电路的原因。
与普通电容器相比，超级电容器具有较大的时间常数τ，所以充放电时间均较长，也正因为如此，不适合连续的大电流频繁工作，会引起发热性能迅速衰减。超级电容器的频率特性表现为高频率下，碳电极微孔中的正负离子响应时间较长，故表现的容量很小。不可采用普通测量电容器设备交流测量容量，而是要采用基于电池测量mAh方法进行测试。
（4）运输及储存
产品运输过程应防止产品受潮，储存温度应为-30℃~50℃、相对湿度小于60%，最大湿度不可超过85%，否则会导致电容受潮性能劣化或生锈。
（5）安装与焊接
超级电容器用于双面电路板上时，要注意连接处不可经过电容器可触及的地方，否则会导致产品短路过压及电容器损坏。安装过程及安装后，不可强行扭动或倾斜电容器，不得用力拉拽引线，应先断针及折弯后焊接。在焊接过程中要避免使电容器过热（1.6mm的印刷线路板，焊接时应为260℃，时间不超过5s），焊接后，线路板和电容器要清洗于净
（6）超级电容器短路判断
短路电容应不能进行充放电，在电容正负极间施加直流电压，电容电压不升高，可判定短路，用万用表判定时，新电容在为充电时，以欧姆档测量（短路挡）指示为短路状态，是正常现象，不能确定电容即为短路，应观察阻值是否增加，如增加即为非短路。
（7）串联及并联使用问题
相同超级电容器串联使用时，总电压=串联个数×单体耐压；总容量=单体容量÷串联个数；总能量=串联个数×单体容量，总内阻=串联个数×单体内阻。
三个及以上串联存在单体间的电压均衡问题，需要考虑采用均衡电路，用于保证长期使用过程中电容不能过电压使用，从而引起电容器寿命衰减及损坏。不同规格超级电容器不可进行串联使用。
超级电容器进行并联使用时，可以不同容值的并联，采用相同电压充电，但要注意各个电容之间的电流平衡问题以及相互隔离，避免由于放电后电势差产生的相互反向充电。
BIGCAP?安全信息
单体BIGCAP?超级电容器属于低压电容，可提供出超大电流，在产品出厂时为无充电状态，单体电容低于人体安全电压，不能产生触电。
电容器模组电压超过36V的，出厂前进行放电，并配备短路装置，在使用前可移除，在使用过程中应避免电容电压对人体造成的损害。
超级电容器经过非正常使用，如高温、过电压等，易造成电容器内电解液泄漏，BIGCAP?产品设计中包含防爆阀泄压，电解液在防爆阀处溢出，不会发生爆炸等危险。
出现漏液电容，应将其拆除，与系统隔离，电容器电解液本身为无毒中性盐类液体，经过使用后的电容器溢出的液体呈现弱酸性，可腐蚀电路板连接处。电解液泄漏后，电容器内阻增大，逐渐呈现开路状态。
BIGCAP?全系列产品是由铝、活性炭、隔膜纸、有机高分子盐类为主要材料，产品中不含有重金属及其他对环境有毒有害的物质，产品符合欧盟ROHS指令中有关对污染物的含量要求，包装材料可回收，其他材料可以高温处理，不造成环境污染。
BIGCAP?质量保证
作为一种新型环保储能电子器件的专业生产厂家，博艾格深知对社会的责任重大，生产的产品一定要以高质量、高可靠性作为基本准则，让我们的客户用着放心，不让客户因为BIGCAP?发生质量问题是我们的宗旨！客户生存我生存，客户满意我满意！博艾格不断在努力！
朝阳博艾格科技有限公司经过了ISO9001:2008及ISO14001:2004质量及环境体系认证，在产品材料、设计、工艺过程、质量控制过程中，严格把控质量关，没有细致的工作，就没有高品质的产品！博艾格的所有员工大家共同努力，让每一个出厂的BIGCAP?产品都是合格的！
钽电容器设计指南 发布 前 言 本指南规定了电源类产品在设计生产中选择及使用钽电解电容时的基本原则、技术要求及注意事项。 本指南起草单位：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 本指南主要起草人： 本指南主要审查人： 本指南批准人：
目 录 1范围 4 2规范性引用文件 4 3概述 4 3.1.钽电容器的简要说明 4 3.2.符号说明 5 4术语定义 5 4.1.容量 5 4.2.电压 6 4.3.损耗因子和损耗角正切(tgδ) 7 4.4.阻抗(Z)和等效串联电阻(ESR) 7 4.5. D.C.漏电流 7 5选择时应注意的基本要求 8 5.1.固体电解质钽电容应考虑的主要因素 8 5.2.非固体电解质钽电容器应考虑的主要因素 9 5.3.不同电路类型对钽电容器类型的选择使用要求 10 5.4.对使用容量的选择要求 10 6使用时应注意的基本要求 11 6.1.固体电解质钽电容（主要以片式钽电容为例） 11 6.2.非固体电解质钽电容器 17 7钽电容器使用方式不同时电容器参数变化规律说明 20 8钽电容器的故障率计算 21 9保护电路与可靠性设计 21 10关于钽电容器的一些问题及解决方案 22 10.1.液体钽电容器的漏液问题 22 10.2.液体钽电容器的耐反向电压问题 22 10.3.固钽“不断击穿”又“不断自愈”的问题 22 10.4.固钽有“热致失效”问题 23 10.5.固钽有“场致失效”问题 23 10.6.解决方案 23 10.7.ESR和波纹电流之间的关系以及波纹电流对电路设计者的重要性 23 10.8.钽电容器的保存限期 24 11钽电容选用及使用总结 24 11.1.电压及纹波特性 24 11.2.使用环境温度 24 11.3.频率特性 25 11.4.可靠性 25 12供应商 25
题目超级电容器技术综述 学号 班级_____________ 学生 _______________ 扌旨导教师_______ 杨莺_________________ ______ 2014 _______ 年
超级电容器技术综述 摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白, 能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命, 同时还具有比二次电池耐温和免维护的 优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract ：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application 。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually ，The super capacitor emerges with the tide of the times 。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words ：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend . 引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。目前，用于超级电容器的电极材料主要是炭材料，由于一些炭材料比如氧化锰低价高能，所以受到很多科学家的青睐。超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。就目前的国际形势来看，超级电容器有着很大的应用前景。 1 超级电容器概述 1.1超级电容器的定义及特点
陶瓷电容器简介及使用注意事项 1.分类 1类多层瓷介电容器，温度稳定性好，材料C0G或NP0（注意C0G里面的0是代表零，NP0里面的0也是代表零，不是英文字母O），随温度变化是0，偏差是±30ppm/℃、±0.3%或±0.05pF，这类电容量较小，耐压较低，主要用于滤波器线路的谐振回路中，但其中损耗小，绝缘电阻较高，制造误差J=±5% G=±2% F=±1%，执行标准：GB/T20141-2007 2类多层瓷介电容器，温度稳定性差，但容量大、耐压高， 例如：X7R 在-55℃～到+125℃内温度偏移±15%，X5R在-55℃～到+85℃内温度偏移也是±15%，Y5V在-30℃～到+85℃内温度偏移+22%～-82%，Z5U在+10℃～+85℃内温度偏移+22%～-56%，生产误差：K=±10%、M=±20%。 注意：生产电容器时产生的误差与温度偏差是不同的概念。 2类多层瓷介电容器主要用于旁路、滤波、低频耦合电路或对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中，执行标准：GB/T20142-2007 2.在使用贴片电容器的PCB设计中，用于波峰焊的焊盘尺寸与用于回流焊的 焊盘尺寸不同，因为焊料的量的大小会影响零件的机械应力，从而导致电容器破碎或开裂。 3.在PCB设计时巧用适当多的阻焊层将2个或以上电容器焊盘隔开。 4.在靠近分板线附近，电容器要平行排列，即长边与分板线平行，减少分板 时的裂缝。 5.自动贴片机装配SMD时，适当的部位支撑PCB是完全必要的，单面板时和 双面板时支撑都要考虑两面SMD的裂缝。
6.在波峰焊工艺中，粘着胶的选用和点胶位置及份量直接影响SMD焊接后的 性能稳定性，胶的份量以不能接触PCB中焊盘为准。 7.焊接中使用助焊剂： 7.1如果助焊剂中有卤化物多或使用了高酸性的助焊剂，那么焊接后过多 的残留物会腐蚀电容器端头电极或降解电容器表面的绝缘。 7.2回流焊中如果使用了过多的助焊剂，助焊剂大量的雾气会射到电容器 上，可能影响电容器的可焊性。 7.3水溶助焊剂的残留物容易吸收空气中的水，在高湿条件下电容器表面 的残留物会导致电容器绝缘性能下降，并影响电容器的可靠性，所以，当选用了水溶性助焊剂时，要特别注意清洗方法和所使用的机器的清洗力。 7.4处理贴好电容器的板时，过程中温差不能超过100℃，否则会引起裂缝。 8. 焊料的使用量为电容器厚度的1/2或1/3. 9. 使用烙铁焊接时，烙铁头的顶尖直径最大为1.0mm，烙铁头尖顶不能直接 碰到电容器上，要接触在线路板上，加锡在线路板与电容器之间。 10. 在搬运和生产过程中，电容器包装箱应避免激烈碰撞，从0.5米或以上 高度落下的单个电容器可能会产生电容器瓷体破损或微裂，应不能在使用。 11. 储存条件： 温度范围：-10℃～+40℃ 湿度范围：小于70%（相对湿度） 存储期：半年 如果超过了6个月（从电容器发货之日算起），在使用电容器之前要对其进行可焊性检验，同时高介电常数的电容器的容量也会随时间的推移
最常用的电子元器件及使用常识 电阻 电阻在电路中用“R” 加数字表示,如:R1表示编号为 1的电阻。电阻在电路中的主要作用为 分流、限流、分压、偏置等。 1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω ,倍率单位有:千欧(KΩ ,兆欧(MΩ等。换算 方法是:1兆欧 =1000千欧 =1000000欧 电阻的参数标注方法有 3种,即直标法、色标法和数标法。 a 、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如: 472表示47×100Ω(即 4.7K ; 104则表示 100K b 、色环标注法使用最多,现举例如下: 四色环电阻五色环电阻(精密电阻 2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示: 颜色有效数字倍率允许偏差(% 银色 /x0.01±10 金色 /x0.1±5 黑色 0+0/ 棕色 1x10±1 红色 2x100±2
橙色 3x1000/ 黄色 4x10000/ 绿色 5x100000±0.5 蓝色 6x1000000±0.2 紫色 7x10000000±0.1 灰色 8x100000000/ 白色 9x1000000000/ 电容 1、电容在电路中一般用“C” 加数字表示(如 C13表示编号为 13的电容。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小, 电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πfc (f表示交流信号的频率, C 表示电容容量电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法 3种。电容的基本单位用法拉(F 表示,其它单位还有:毫法 (mF 、微法(uF 、纳法(nF 、皮法(pF 。其中:1法拉 =103毫法 =106微法 =109纳法 =1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明, 如 10uF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法:1m=1000uF 1P2=1.2PF1n=1000PF数字表示法:一般用三位数字表示容量大小, 前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。如:102表示 10×102PF=1000PF224表示 22×104PF=0.22uF 3、电容容量误差
超级电容器从储能机理上面分的话，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。 超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor）， 原理 又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 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。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层。 它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离要小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。 双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10^6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
超级电容器的组装及性能测试指导书 实验名称：超级电容器的组装及性能测试 课程名称：电化学原理与方法 一、实验目的 1．掌握超级电容器的基本原理及特点； 2．掌握电极片的制备及电容器的组装； 3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。 二、实验原理 1．电容器的分类 电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。 传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。 双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。 2．双电层电容器 双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。 双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。 双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。 这里极化过程包括两种: （1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。 当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。
基于新型超级电容技术的电动车动力系统 摘要：本文叙述了一种新型超级电容的研发、制备和测试。并且将这个技术应用于电动车动力系统及相关衍生产品的解决方案。 关键词：超级电容纳米MnO2混合动力 一、研究背景情况 能源是一切系统得以运行的基础。所以在任何设备的设计流程中，能量的供给速率、恒定稳定性、持久度都是第一要考虑的问题。这一点在移动、便携设备上更为突出，几乎成为了其发展的瓶颈。可以说能量供给的质量直接影响着移动、便携设备功能、性能的发展。 小到手机、随身听大到电车、潜艇都有一个电力供给的问题。其中电池是核心问题，由于其能量密度大（可达20~100Wh/kg）、成本较低、技术成熟几乎成为了大量存储电荷的唯一手段，有着不可替代的地位。但由于种种原因，电池容量得不到大幅的提高。所以，各界都在研究着如何提高能量利用效率的问题。 上世纪九十年代，各国军事领域都出现了混合动力的战车、战舰。即用柴油机发电给电池充电，再以电为动力驱动其运行。这种看似二战中的老式潜艇的动力方式在如今却有着突出的优势。由于柴油机的特性，运转速度越慢效率越高。但功率难以保证。在高速运转时功率大而效率低。尤其在加速过程中能量浪费很严重。所以就让柴油机以经济功率运转发电，给电池充电。通过电池来驱动其运行。同时电机变速效率比机械变速效率高得多，整体可以节能近30%。可以说电驱动是如今的发展趋势。 但是由于电池的特性，瞬间放电功率有限。同时，也有与柴油机相似的缺点——输出功率越大效率越低——虽然比柴油机已经强得多了。但综合来看，电池驱动的瞬间加速能力仍不如常规动力。于是，就要求在电池驱动的瞬间放电功能有所改善。其中，在电池上并联一个超级电容是最可行、最成熟的解决方案。所以，超级电容的研发成了一个热点技术。 从1957年Becker申请了活性炭做电极材料的双电层电容器专利到现在，超级电容器已有半个世纪的发展历史。其中研究工作主要集中在电极活性物质的研究上。此间许多物质被用作电极材料，大致可分三类：碳材料，过渡金属化合物以及掺杂的导电聚合物。 碳材料是最早用作超级电容活性物质的材料，并且其应用一直延续到现在。目前玻璃碳、碳纳米管等材料用于超级电容的电极材料受到越来越多的关注，利用碳纳米管制成的电容器单体，测得其比容量可达到104F/g，在100HZ时还有49F/g，这个转变频率远远大于活性炭的1Hz，说明碳纳米管具有更优良的频率响应。
钽电容器使用指导 基础特征 1.电容量以标称电容量C n表示，单位为uF,为避免电源频率的影响，使用100Hz或120Hz 并采用串联等效电路测量，标准测量电压为U_= 2.20-1.0V（有效值）或更低，测量温度为25℃，允许15℃~35℃范围内变动。 2.电容量允许偏差 表示与标称电容量值的允许差异 用符号表示为：K：±10%，M：±20%Q：-10%~+30% 3.损耗角正切值tgδ 由于电容器的结构存在电阻，在春联等效电路是可以用电器对频率的响应Xc=1/2πfc和等效串联电阻ESR来表示损耗，即tgδ=ESR/Xc 损耗角正切值是在0.5VAC120Hz下测试算成百分比 4.额定电压 表示为可连续施加在电容器上的最大DC电压。用V R或V R表示，单位：伏（V）。 5.漏电流 漏电流测量须连接1KΩ电阻，施加额定电压5min读数，标准漏电流是不大于容量乘以额定电压再乘以一个常数。 6.等效串联电阻 串联等效电阻是电容器在串联等效回路中所测得的电阻，测量频率为100KHz。 7.使用温度范围 使用温度范围-55℃~125℃，额定电压下最大使用温度为+85℃，大于85℃时最大允许施加电压是类别电压，在各型号说明书另有规定。类别电压约为额定电压的0.65倍。 使用说明 1.使用电压 电容器的故障受使用电压和额定电压的比率影响很大，设计实际电路时，请考虑到所有要求的可靠性，适当降低电压。 使用低阻抗电路时（尤其开关电源中的滤波电容器），请将使用电压设定在额定电压的1/3以下，使用其他电路时，请将使用电压设立在额定电压的2/3以下。
在低阻抗电路中电容器并联使用时，将增加直流浪涌电流失效的危险，同时请注意并联电容器中储存的电荷，通过其他电容器放电。 钽电容器在电路中，应控制瞬间大电流对电容器的冲击，建议串联电阻以缓解这种冲击。请将3Ω/V以上的保护电阻器串联在电容器上，以限制电流在300mA以下。无法插入保护电阻时，请使用1/3额定电压以下作为工作电压。 2.反向电压 固体钽电容器为极性电容器，一般不允许加反向电压，不得已的情况下，允许在短时间内施加小量的反向电压，其值为2.5℃时不大于10%U R或1V（取小者）。 如果长期在有反向电压请先用双极性电容器。CA30型、CA35型等非固体钽电容器不能承受反向电压，在测量过程中如不慎使用钽电容器承受了不应有的反向电压，则该电容器报废处理，即使各参数当时测试仍然合格。禁止使用万用表电阻档对钽电容器或其本身进行不分极性的电阻测试。 3.失效率的影响因素 实际所加钽电容两端的电压越低于额定电压，钽电容器的失效也越低。钽电容器的失效率在85℃额定电压下最大允许负载条件下评定的，在实际电路中，往往存在电压或电流的峰值冲击及纹波电流，为了使钽电容器使用具有高可靠性，推荐使用电压为额定电压的1/2.对于大于85℃环境条件下，要以类别电压为基准，进行降压设计，类别电压约为额定电压的0.65倍。影响失效的另一因素是接在电容器上的串联电阻，在电路中通电容器串联的电阻越大，失效率也就越低。 失效率等级：2.0%/1000h表示为L；1.0%/1000h表示为M；0.1%/1000h表示为P；0.01%/1000h 表示为R；0.001%/1000h表示为S 4.纹波电流 直流偏压与交流分压峰值之和不得超过电容器的额定电压。交流负峰值与直流偏压之和不得超过电容器所允许的反向电压值。纹波电流流经电容器产生有功率损耗，导致产品自身温度增加致使热击穿概率增大，有必要在电路中对纹波电流或电容器允许功率损耗进行限制。各种非固体钽电容器按壳号允许最大纹波电流的有效值（+85℃40KHz0.66U R)见表1，在不同的使用电压，频率下纹波电流系数参见表2。
超级电容器原理及电特性 Principle & Electric characteristics of Ultra capacitor 辽宁工学院陈永真孟丽囡宁武 Chen Yongzhen Liao Ning Institute of Technology 摘要：叙述了超级电容器的基本结构和工作原理，比较全面地介绍了超级电容器的特点和在特定测试条件下的电特性，分析了如较大的ESR、发热等特殊电特性产生的原因，提出一些注意事项。 关键词：超级电容器 ESR 放电电流 Abstract:Basic structure & principle of ultra-capacitor are described in this paper. The characteristics about ultra-capacitor and electric characteristics in special measuring conditions are also introduced in detail. Some reasons of special electric characteristics are analyzed, such as big ESR and heat, at last some attentions are also put forward. Key words: ultra-capacitor ESR Discharging current 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。 1. 级电容器的原理及结构 1.1 超级电容器结构 图一为超级电容器的模型，超级电容器中，多孔化电极采用活性炭粉和活性炭和活性炭纤维，电解液采用有机电解质，如丙烯碳酸脂（propylene carbonate）或高氯酸四乙氨（tetraetry lanmmonium perchlorate）。工作时，在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成的双电层中聚集的电容量c由下式确定： 其中ε是电解质的介电常数，δ是由电极界面到离子中心的距离，s是电极界 面的表面面积。 由图中可见，其多孔化电极是使用多孔性的活性碳有极大的表面积在电解液中吸 附着电荷，因而将具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量，超级电容器的这一 特性是介于传统的电容器与电池之间。电池相较之间，尽管这能量密度是5%或是更 少，但是这能量的储存方式，也可以应用在传统电池不足之处与短时高峰值电流之中。 这种超级电容器有几点比电池好的特色。 图1超级电容器结构框图 1.2 工作原理 超级电容器是利用双电层原理的电容器，原理示意图如图2。当外加电压加到 超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的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是不同的。 2.3 主要特点 由于超级电容器的结构及工作原理使其具有如下特点：
钽电容基本结构和生产工艺 固体钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5介质膜,其工作电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2,通过石墨层作为引出连接用钽电容性能优越，能够实现较大容量的同时可以使体积相对较小，易于加工成小型和片状元件，适宜目前电子器件装配自动化，小型化发展，得到了广泛的应用，钽电容的主要特点有寿命长，耐高温，准确度高，但耐电压和电流能力相对较弱，一般应用于电路大容量滤波部分。 2.1.基本结构 二、固体钽电解电容生产工艺 固体钽电解电容其介质材料是五氧化二钽；阳极是烧结形成的金属钽块，由钽丝引出，传统的负极是固态MnO2，目前最新的是采用聚合物作为负极材料，性能优于MnO2。 钽电解电容有引线式和贴片两种安装方式，其制造工艺大致相同，现在以片钽生产工艺为例介绍如下。 1、生产工艺流程图成型→烧结→试容检验→组架→赋能→涂四氟→被膜→石墨银浆→上片点胶固化→点焊→模压固化→切筋→喷砂→电镀→打标志→切边→漏电预测→老化→测试→检验→编带→入库 2、主要生产工序说明 2.1成型工序：该工序目的是将钽粉与钽丝模压在一起并具有一定的形状，在成型过程中要给钽粉中加入一定比例的粘接剂。 2.1.1什么要加粘接剂？ 为了改善钽粉的流动性和成型性，避免粉重误差太大，另外避免钽粉堵塞模腔。低比容粉流动性好可适当多加点粘接剂，高比容粉流动性差可适当少加点粘接剂。
2.1.2加了太多或太少有什么影响？ 如果太多：脱樟时，樟脑大量挥发，易导致钽坯开裂、断裂，瘦小的钽坯易导致弯曲。如果太少：起不到改善钽粉流动性的作用。拌好后的钽粉如果使用时间较长，因为樟脑是易挥发物品，可适量再加入一点粘和剂。樟脑的加入会导致钽粉中杂质含量增加，影响漏电。每天使用完毕，需将钽粉装入聚四氟乙烯瓶或真空袋内密封保存，以防樟脑挥发、钽粉中混入杂质、钽粉中吸附空气中的气体。 2.1.3成型后不进行脱樟，可否直接放入烧结炉内进行烧结？ 不行，因为樟脑是低温挥发物，如果直接放入烧结炉内进行烧结，挥发物会冷凝在炉膛、机械泵、扩散泵等排出管道内。 2.1.4丝埋入深度太浅会有什么影响？ 钽丝易拔出，或者钽丝易松动，后道工序在钽丝受到引力后，易导致钽丝跟部漏电流大。所以强调钽丝起码要埋入三分之二的钽坯高度以上，在成型时经常要检查。 2.1.5粉重误差太大分有什么影响？ 粉重误码差太大，导致容量严重分散，K（±10%）档的命中率会很低。成型时经常要称取粉重，误差要合格范围内（±3%）。如果有轻有重都是偏重或都是偏轻，可调整赋能电压或烧结温度。如果有轻有重，超过误差范围，要调整成型机，并将已压钽坯隔离，作好标识，单独放一个坩埚烧结。 2.1.6密要均匀不能有上松下紧，或下紧上松的现象。否则会导致松的地方耐压降低。钽坯高度要在允许差范围内。 2.1.7成型注意事项： （1）粉重 （2）压密 （3）高度 （4）钽丝埋入深度 （5）换粉时一定要将原来的粉彻底从机器内清理干净。 （6）不能徒手接触钽粉、钽坯，谨防钽粉、钽坯受到污染。杜绝在可能有钽粉的部位加油。 （7）成型后的钽坯要放在干燥器皿内密封保存，并要尽快烧结，一般不超过24小时。 （8）每个坩埚要有伴同小卡，写明操作者、日期、规格、粉重等情况，此卡跟随工单一起流转，要在赋能后把数据记在工单上才能扔掉，以防在烧结、赋能、被膜出了质量问题可以倒追溯。 2.2烧结工序 1.烧结：在高温高真空条件下将钽坯烧成具有一定机械强度的高纯钽块。 2.目的：一是提纯，二是增加机械强度。 3.烧结温度对钽粉比容有什么影响？
Maxwell超级电容器基本原理及性能特点Maxwell超级电容器结构 超级电容的容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。超级电容属于双电层电容器，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。 超级电容器原理 电化学双层电容器（EDLC）因超级电容器被我们所熟知。超级电容器利用静电极化电解溶液的方式储存能量。虽然它是一个电化学器件，但它的能量储存机制却一点也不涉及化学反应。这个机制是高度可逆的，它允许超级电容器充电放电达十万甚至数百万次。 超级电容器可以被视为在两个极板外加电压时被电解液隔开的两个互不相关的多孔板。对正极板施加的电势吸引电解液中的负离子，而负面板电势吸引正离子。这有效地创建了两个电荷储层，在正极板分离出一层，并在负极板分离出另外一层。 传统的电解电容器存储区域来自平面，导电材料薄板。高电容是通过大量的材料折叠。可能通过进一步增加其表面纹理，进一步增加它的表面积。过去传统的电容器用介质分离电极，这些介质多数为：塑料，纸或薄膜陶瓷。电介质越薄，在空间受限的区域越可以获得更多的区域。可以实现对介质厚度的表面面积限制的定义。 超级电容器的面积来自一个多孔的碳基电极材料。这种材料的多孔结构，允许其面积接近2000平方米每克，远远大于通过使用塑料或薄膜陶瓷。超级电容器的充电距离取决于电解液中被吸引到电极的带电离子的大小。这个距离（小于10埃）远远小于通过使用常规电介质材料的距离。巨大的表面面积的组合和极小的充电距离使超级电容器相对传统的电容器具有极大的优越性。 超级电容器内部结构 超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。
参赛作品说明书 课题名称：单片机控制的无线充电的 微型电动汽车设计 所属院校：海口经济学院 院系专业：信息工程学院通信工程制作团队：赵洋涛、范倩、唐轲 指导老师：孙玉轩、何斌 完成时间：2013.6.11
摘要 本作品主要采用无线充电技术与超级电容，用单片机控制无线充放电的切换，无线充电线圈的定位，实现了无线充电的微型电动汽车设计。本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。亲手设计基于单片机的无线控制模块电路，并制成了PCB板，通过软件编程实现无线充放电模式的自动切换并用LED灯提示，可随时用LCD显示充电的电压，充电的时间。小车用L298N电机驱动模块进行驱动，并通过无线遥控控制小车行进方向。 关键字：无线充电超级电容无线充电控制
目录 摘要 (2) 目录 (3) 1概述 (5) 1.1背景 (5) 1.2作品的优势 (5) 2总体设计 (5) 3硬件设计 (6) 3.1无线充放电控制模块 (6) 3.1.1A/D转换模块 (6) 3.1.2显示模块 (7) 3.1.3最小单片机系统 (8) 3.2无线充电模块超级电容 (8) 3.3四键无线遥控控制模块 (9) 3.4电机驱动模块 (10) 4 软件设计 (10) 4.1软件开发环境 (10) 4.1.1 C语言开发环境 (10) 4.1.2keil开发环境 (11) 4.1.3STC-ISP开发环境 (11) 4.2软件程序设计 (11) 4.2.1时间显示设计 (11) 4.2.2电压监控设计 (12) 4.2.3充放电切换 (12) 4.2.4无线遥控程序设计 (13) 5 发展方向 (14) 6 附录 (14) 6.1无线充放电控制原理图 (14) 6.2无线充放电控制PCB图 (15) 6.3源程序 (15)
贴片电容注意事项 当高压贴片电容MLCC受到温度冲击时，容易从焊端开始产生裂纹。在这点上，小尺寸电容比大尺寸电容相对来说会好一点，其原理就是大尺寸的电容导热没这么快到达整个电容，于是电容本体的不同点的温差大，所以膨胀大小不同，从而产生应力。这个道理和倒入开水时厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一样。另外，在贴片电容MLCC焊接过后的冷却过程中，贴片电容MLCC和PCB的膨胀系数不同，于是产生应力，导致裂纹。要避免这个问题，回流焊时需要有良好的焊接温度曲线。如果不用回流焊而用波峰焊，那么这种失效会大大增加。MLCC更是要避免用烙铁手工焊接的工艺。然而事情总是没有那么理想。烙铁手工焊接有时也不可避免。比如说，对于PCB外发加工的电子厂家，有的产品量特少，贴片外协厂家不愿意接这种单时，只能手工焊接；样品生产时，一般也是手工焊接；特殊情况返工或补焊时，必须手工焊接；修理工修理电容时，也是手工焊接。无法避免地要手工焊接MLCC时，就要非常重视焊接工艺。 首先必须告知工艺和生产人员高压贴片电容热失效问题，让其思想上高度重视这个问题。其次，必须由专门的熟练工人焊接。还要在焊接工艺上严格要求，比如必须用恒温烙铁，烙铁不超过315°C（要防止生产工人图快而提高焊接温度），焊接时间不超过3秒选择合适的焊焊剂和锡膏，要先清洁焊盘，不可以使MLCC受到大的外力，注意焊接质量等等。的手工焊接是先让焊盘上锡，然后烙铁在焊盘上使锡融化，此时再把电容放上去，烙铁在整个过程中只接触焊盘不接触电容（可移动靠近），之后用类似方法（给焊盘上的镀锡垫层加热而不是直接给电容加热）焊另一头。 机械应力也容易引起MLCC产生裂纹。由于电容是长方形的（和PCB平行的面），而且短的边是焊端，所以自然是长的那边受到力时容易出问题。于是，排板时要考虑受力方向。比如分板时的变形方向于电容的方向的关系。在生产过程中，凡是PCB可能产生较大形变的地方都尽量不要放电容。比如PCB定位铆接、单板测试时测试点机械接 PCB板不能直接叠放等等。
贴片电容使用中的注意事项 (1)电容的工作电压必须低于额定电压，不得超过额定电压使用。例如工作电压为12V时，可选额定电压16~25V；工作电压为5V时，可选6~10V。另外电容器的电容量还与耐压值有关。例如片状钽电容耐压4~50V，0.1~4.7uF小容量电容有额定功率为50V的，而10uF以上，耐压至高于25V的就很少见到，因此，在进行电路设计时应引起注意。 (2)应合理的选择电容器精度及材料类别。市售的片状电容器的精度在103以下的，其精度可达J级（±5%）；在103以上则J级较少，以K级（±10%）居多；在104以上则以M级（±20%）为主。例如，在谐振回路中，为保证性能稳定，要采用C0G Ⅰ类材料及J级片状多层陶瓷电容器；如在IC的电源正端往往要连接一个0.1PF的旁路电容，则可选Ⅲ类材料，M级精度的片状多层陶瓷电容器。这样既能保证产品精度要求，又能降低产品成本。 (3)市场上尺寸代码为0805片状电容器的容量规格（系列）最齐全，而0603一些偏僻的容量可能会缺货。在生产批量不太大的时候，为防止市场缺货而影响生产，可以将焊盘稍作延伸，使它能适用于0603及0805，避免造成因缺件而停产。 (4)片状多层陶瓷电容器都是卷装的，型号在带盘上，而电容器上无任何标志。虽然可以用测量的方法知道其容量，但是很难区别材料类别的精度等级，因此在使用过程中，尤其是手工装配时务必小心。 (5)敞开式片状微调电容器不能用波峰焊，而封闭式片状微调电容器可用波峰焊。 (6)在国外的不少电路图中，往往可见“OS——CON”商标的电容器，它就是日本SANYO(三洋)公司生产的有机半导体铝固体电解电容器。它最大的特点是虽然是电解电容，但却有与薄膜电容器相同的高频特性；其次是等效串联电阻小，并且对温度不敏感；第三是可通过更大的纹波电流。例如,用30uH及1500uF/10v铝电解电容器组成LC滤波器时，若采用OS-CON电解电容(L不变),只要22uF/20V的电容就可以达到效果。 另外，有可能看到一个大容量的普通铝电解电容器并联一个小容量的OS-CON电解电容。这是因为OS-CON的ESR低，并联后其ESR更低，但小容量的OS-CON电解电容却可通过大部分的纹波电容电流，从而获得极好的滤波效果，使输出纹波电压减小很多，并且可减少损耗。 (7)片状电容器普遍采用多层结构，在使用时有些人采用烙铁手工焊接，此时一定要注意焊接速度，避免过热，造成基化端头因温差大而断裂，使容量下降。 (8)片状电容器使用的是陶瓷基片，薄而脆。有些电路板较薄，安装时受力不均匀会变形，很容易造成电容器折断。解决的方法除了改进设计工艺外，还可在容易造成折断的地方改用管状电容，因为管状电容强度高，不易折损。
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 ?Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） ?Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。 恒电流充放电 galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗 electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势，得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况，可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。
第一章前言 1.1课题背景 1.1.1超级电容直流储能系统的发展概况 由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门地国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、英国、法国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决战车的低温启动问题。目前，国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研发。 1.2 超级电容在国内外相关技术发展现状 1.2.1 国外超级电容的生产及发展状况 目前,在超级电容产业化方面，美国、日本、俄罗斯处于领先地位，几乎占据了整个超级电容市场。这些国家的超级电容产品在功率、容量、价格等方面各有自己的特点与优势。 1.2.2 国内超级电容的研究现状 1.2. 3 超级电容的应用研究现状 1.2.3.1 超级电容做混合型电动机车的启动或加速用辅助电源目前，大部分内燃机车、混合动力汽车、电动汽车、车辆低温启动、轨道车辆能量回收、航天航空、电动叉车、起重机 1.2.3.2 超级电容是方便可靠的储能设备超级电容放电速度快、体积小、重量轻，可以为众多电子产品和存储器提供电源或后备电源，同时又可以提供大功率的脉冲电流，可以满足通讯设备对电源的要求。手电筒、直流屏储能系统、应急照明灯储能系统 1.2.3.3 超级电容在电力系统中的应用超级电容在电力系统中的应用主要有以下两个方面： (1)提高供电质量在电力变配电所系统中，变配电设备主要是由直流电源装置直流屏来提供直流电源的。 (2)UPS系统和应急电源为了解决工厂车间因为停电而带来的经济损失，通常的储能设备是用UPS系统。 1.3.3.4 超级电容在军用领域有重要用途卫星等空间飞行器的电源大多是: (1)调节飞行器配电系统的电压电动飞行器配电系统直流线电压是270V，它