超级电容器的三种测试办法详解修订稿
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电容器的三大检测方法电容器工作原理电容器是一种容纳电荷的器件,是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交,耦合,旁路,滤波,调谐回路,能量转换,掌控等方面。
关于电容器的检测,紧要分为三大类:固定电容器的检测、电解电容器的检测、可变电容器的检测。
一、固定电容器的检测1、检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。
测量时,可选用万用表R10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。
若测出阻值(指针向右摇摆)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。
2、检测10PF~0.01F固定电容器是否有充电现象,进而判定其好坏。
万用表选用R1k挡。
两只三极管的值均为100以上,且穿透电流可选用3DG6等型号硅三极管构成复合管。
万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。
由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于察看。
应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摇摆。
3、对于0.01F以上的固定电容,可用万用表的R10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可依据指针向右摇摆的幅度大小估量出电容器的容量。
二、电解电容器的检测1、由于电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程。
依据阅历,一般情况下,1~47F间的电容,可用R1k挡测量,大于47F的电容可用R100挡测量。
2、将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻拦,容量越大,摆幅越大),接着渐渐向左回转,直到停在某一位置。
此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。
实际使用阅历表明,电解电容的漏电阻一般应在几百k以上,否则,将不能正常工作。
KAMCAP 超级电容器的试验方法及设备一、范围规定了KAMCAP 超级电容器的主要实验方法,并推荐相关的试验设备。
二、依据标准 IEC 62391-1《Fixed electric double-layer capacitors for use in electronic equipment – Part 1:Generic specification 》Q/KMNY001-2006《电化学电容器》 二、试验方法2.1 容量capacitance2.1.1 恒流放电方法constant current discharge method 2.1.1.1 测量电路图1 – 恒流放电方法电路 2.1.1.2 测量方法measuring method◎ 恒流/恒压源的直流电压设定为额定电压(UR )。
◎ 设定表2中规定的恒电流放电装置的恒定电流值。
◎ 将开关S 切换到直流电源,除非分立标准中另有规定,在恒流/恒压源达到额定电压后恒压充电30min 。
◎ 在充电30min 结束后,将开关S 变换到恒流放电装置,以恒定电流进行放电。
图2 电容器的端电压特性◎ 测量电容器两端电压从U1到U2的时间t1和t2,如图2所示,根据下列等式计算电容量值:恒流/恒压源恒流放电装置直流电流表 直流电压表 转换开关 待测电容电压(V )其中C 容量(F ); I 放电电流(A ); U1 测量初始电压(V ); U2 测量终止电压(V );t1 放电初始到电压达到U1(s )的时间; t2放电初始到电压达到U2(s )的时间。
放电电流I 及放电电压下降的电压U1和U2参见表2。
分级方法应依据分立标准。
a )如果ΔU3超过初始特性中充电电压的5%(0.05×UR ),电流值减小至一半,五分之一或十分之一。
b )放电电流值10A 或以下的有效数字个数为一位,计算值的第二位应四舍五入。
c )放电电流值超过10A 的有效数字个数为两位,计算值的第三位应四舍五入。
简单的超级电容容量测试方法
要测试超级电容的容量,可以使用以下简单的方法:
1. 首先,将超级电容器充电至满电状态。
确保电容器已经完全放电,以避免测试结果的干扰。
2. 使用一个恒定电流源(如电流表和可调电源)将电容器放电。
通过测量电容器在一定时间内放电的电流变化,可以计算出电容器的容量。
3. 连接电流表和电容器,并记录初始电流值。
4. 开始放电,并在一定时间间隔内记录电流值。
可以选择不同的时间间隔,以获得更精确的结果。
5. 根据放电电流的变化曲线,使用以下公式计算电容器的容量:
容量(F)= 电流(A)/ 变化率(A/s)
其中,变化率是指电流的变化量除以时间间隔。
6. 根据上述步骤,可以得到电容器的容量值。
请注意,在测试过程中要注意安全,并确保正确连接电路和仪器。
如果不确定如何进行测试,建议咨询专业人士或参考设备的说明书。
超级电容测试方法1.静电容量测试方法:⑴测试原理超级电容器静电容量的测试,是采用对电容器恒流放电的方法测试,并按下列公式计算;C=It/(U1-U2)式中:C——静电容量,F;I——恒定放电电流,A;U1 、U2——采样电压,V;t——U1 到U2所需的放电时间,S。
⑵测试程序用100A的电流对电容器充电,电容器充电到最高工作电压止并恒压10秒,然后,以100A的电流对电容器放电,取U1 为1.2V, U2为1.0V,记录该电压范围内的放电时间,共循环3次。
计算每次循环的静电容量,取平均值。
2.储存能量测试⑴测试原理:超级电容器能量的测试,是采用以电容器给定的电压范围,对电容器进行恒功率放电到1/2工作电压的方法进行。
电容器的输出能量W是由恒定放电功率P和放电时间t关系得到的,即:W = P•t⑵测试工序用恒定电流100A对电容器充电到最高工作电压,然后,恒压至充电电流下降到规定电流(牵引型10A,启动型1A),静止5秒后,以恒定功率对电容器放电到1/2工作电压,录放电时间并计算能量值。
循环3次测量,取平均值。
注:恒定功率值确定方法是以标称能量确定的,牵引型2W/KJ,启动型5W/KJ。
3.等效串联电阻测试(DC)⑴测试原理电容器的内阻是根据电容器断开恒流充电电路10毫秒内,电压的突变来测量的。
即:式中:R——电容器的内阻;U0——电容器切断充电前的电压;Ui——切断充电后10毫秒内的电压;I——切断充电前的电流。
⑵测量工序对电容器以恒定电流100A充电,充电至最高工作电压的80%时断开充电电路,用采样机分别记录电容器断电后10毫秒内的电压变化值,并计算内阻,重复3次,取平均值。
4.漏电流测试将电容器以恒电流100A充电至额定电压,在此电压值下恒压充电3h,记录充电过程的电流值。
5.自放电测试将电容器以恒电流100A充电至额定电压后,在此电压值下恒压充电30min,然后开路搁置72h。
在最初的三个小时内,每一分钟记录一次电压值,在剩余的时间内,每十分钟记录一次电压值。
超级电容器实验报告(一)引言概述:
超级电容器是一种新型的储能装置,具有高能量密度、快速充放电、循环寿命长等特点。
本实验旨在研究超级电容器的基本原理、性能测试和应用前景。
本文将从电容器的结构与工作原理、性能测试方法、性能参数、应用领域以及未来发展方向五个方面阐述超级电容器的相关知识。
一、电容器的结构与工作原理
1. 介绍超级电容器的基本结构,包括正负极材料、电解液和隔离层等。
2. 解释超级电容器的工作原理,包括离子吸附和分离、双电层电容和电化学电容等。
二、性能测试方法
1. 介绍超级电容器的电容测试方法,包括交流电容测试和直流电容测试。
2. 解释超级电容器的内阻测试方法,包括交流内阻测试和直流内阻测试。
三、性能参数评估
1. 讨论超级电容器的能量密度和功率密度的概念和计算方法。
2. 介绍超级电容器的循环寿命评估方法,包括循环稳定性测试和寿命预测方法。
四、应用领域
1. 介绍超级电容器在能源储存领域的应用,如电动车辅助动力、再生能源储存等。
2. 讨论超级电容器在电子设备领域的应用,如电子产品的快速充电和持续供电等。
五、未来发展方向
1. 探讨超级电容器的研究趋势,如材料改进和结构优化等。
2. 分析超级电容器在新兴应用领域的潜力,如智能穿戴设备和无人驾驶技术等。
总结:
通过本实验,我们深入了解了超级电容器的结构与工作原理,了解了性能测试方法和评估参数,探讨了超级电容器在各个应用领域的潜力,并展望了其未来的发展方向。
超级电容器作为一种新型的储能装置,具有广阔的应用前景和发展空间,必将在能源存储和电子设备领域发挥重要作用。
v1.0 可编辑可修改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,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。
超级电容性能指标测试方法(测试项目:容量测试;直流电阻;交流内阻;漏电流)1.测试方法1.1容量测试方法(恒流放电法)1)将转换开关S 切换到恒流/恒压源,以2mA 的电流给待测电容器恒流充电;2)在待测电容器的电压达到额定电压U R 后恒压充电30min;3)在恒压充电30min 后,将转换开关S 切换到恒流放电装置以2mA 的电流恒流放电;测量电容器两端电压从放电开始到U1 和U2 的时间t1 和t2,如图2 所示,根据下式计算电容器的容量:C =I⨯(t2-t1 )U1-U2其中:C: 容量(F)I:放电电流(A)t1:放电开始到电压达到U1 的时间(s)t2:放电开始到电压达到U2 的时间(s)U1:测量起始电压(V)U2:测量终止电压(V)交流电流表~A~Cx 待测电容V振荡器交流电压表图 3. 交流阻抗测试电路图RVC x 待测电容图 4.漏电流测试电路图1.2 内阻测试方法1.2.1 直流阻抗计算方法R DC= U 3I其中:R DC : 直流阻抗(Ω)U 3: 恒流放电 10ms 压降(V )I : 恒流放电电流(A )1.2.2 交流阻抗测试方法交流阻抗通过LCR 电桥测量,测量电压的频率为 1KHz超级电容器交流内阻的R AC 按下式计算:U R AC =I其中:R AC :交流电阻(Ω) U :交流电压的有效值(V r.m.s ) I :交流电流的有效值(A r.m.s )1.3 漏电流测量1) 测试漏电流前待测超级电容器应充分放电,一般放电 1h 以上;2) 在电容器两端加额定电压U R ;3) 待超级电容器电压达到额定电压U R 后,测量 30min 、12h 、24h 、72h 串联保护电阻两端电压 U V ; 根据下式计算漏电流:LC =U V⨯103 mA R其中:LC:漏电流(mA)U V:串联电阻两端电压(V)R:串联保护电阻,一般1000Ω 以下(Ω)。
2.注意事项和使用指导(1)超级电容器具有固定的极性(2)超级电容器应在标称电压下使用(3)超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中(4)环境温度影响超级电容器的寿命(5)在放电的瞬间存在电压降ΔU=IR(6)不可存放于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所(7)应储存在温度-30℃~50℃、相对湿度小于60%的环境中(8)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(9)安装后,不可强行扭动或倾斜电容器(10)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)(11)焊接后,线路板和电容器要清洗于净(12)超级电容器串联使用时,存在单体间的电压均衡问题(13)其它使用上的问题,请向深圳市绿索科技有限公司咨询或参照超级电容器使用说明的相关技术资料执行。
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。
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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,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galvanostaticcharge–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。
超级电容器的测试方法郑州世瑞思仪器科技有限公司RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法,如:“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等,可对超级电容器进行深入的研究。
以前,人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。
随着超级电容器应用领域的不断扩展,特别是对快速充放电要求的提高,使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。
对超级电容器实施快速循环充放电,需要设立一个限压换流模块,属于反馈控制。
就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后,立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速,否则就控制不住了。
在 RST5200E 电化学工作站中,限压换流功能由硬件实现,从而确保该反馈控制过程小于1mS。
下表列出了一些电化学测试仪器的指标:下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接工作电极引线夹(绿蓝)接超级电容器正极。
参比电极引线夹(白黄)接超级电容器负极;辅助电极引线夹(红)接超级电容器负极。
运行中,请勿断开超级电容器。
2 .软件功能2.1 界面布局左上部为文本框,用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板,用于接受操作者的选择。
右边为图形框,用于显示被选中的循环,这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。
通过操作面板,可调整显示参数:起始循环、循环数量。
2.3 数据计算软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算,其结果显示于文本框中,有:充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环在菜单<数据处理>中,设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>:通常,由于电容器测试前的初始储能状态不确定,使得第一个循环的充放电不完整,通过该菜单可以删除这个循环。
超级电容性能测试方法容量测量Capacitance Measurement超级电容表现出显著的“非传导性吸收”储能方式,因此用传统的方法将不能准确地测量出超级电容的容量,比如用实验室常用的LCR表等,测量超级电容的容量将是不准确的。
下面我们列出一种超级电容容量的测量方法,这种测量方法是基于RC时间常数计算出来的。
下面的测试电路可以在实验室里很容易建立起来,核心是用一个具有恒流输出及电压限制的功率电源作为充电电源。
电容两端的充电电压波形可以通过一个数字示波器进行记录。
通过示波器的光标,可以很方便地读出电压从1.5V上升到2.5V所用的时间,基本的计算公式如下:i=C(△V/△t)公式变换为:C= i(△V/△t)。
充电电流设定为1A,电压变化范围△V=2.5V-1.5V-1V 那么C=△t,在这个示例中,超级电容的容量在数字上与电容从1.5V充电到2.5V的时间相等。
时间单位为秒。
由于超级电容结构的特殊性,电容在测试前必须进行完全的放电,这样才能得到比较准确的结果,如果超级电容在测试前已经充过电,那么最好将电容两端子短路15分钟以上,以使电容完全放电。
流入电流测量Inflow Current Measurement:由于超级电容表现出明显的非传导性介质特性,所以测量实际的自放电或者自漏电数值是比较困难的。
当一只超级电容被充电至工作电压的过程中,流入电流是很大的,并且逐步变小。
此时流入电流是介质吸收电流与电容漏电流之和。
介质吸收电流是作为能量储存,但深度存储需要比较长的时间,电容的流入电流与时间是对数关系,具体如下表所示。
这些典型曲线是由下面的电路进行测量的,电容在测量前被短路了两天,这样被储存的能量就会被完全释放。
只有当介质吸收电源为0时,此时的流入电流才是漏电电流,这大概需要连续充电100个小时才能达到,此时漏电流大概为几个微安。
在这个点以后,为了继续测量流入电流,需要使用一只准确的微伏表与一只比较大的电阻,数值参看上图。
超级电容耐压绝缘测试方法超级电容是一种新型电容器,具有高能量密度、低内阻和快速充放电等特点,被广泛应用于电动车、储能系统和电子设备等领域。
然而,超级电容器在使用过程中需要承受较高的电压,因此超级电容的耐压性能至关重要。
本文将介绍超级电容耐压绝缘测试的方法和步骤。
超级电容的耐压绝缘测试是为了验证其在额定电压下是否具备良好的绝缘性能,以确保其在实际应用中不会发生泄漏或击穿现象。
超级电容的耐压测试通常分为直流和交流两种方式进行。
首先是直流耐压测试。
该测试方法是将超级电容的两个极板分别连接到直流高压源和地,然后逐渐升高电压,测量电容器的绝缘电阻。
在测试过程中,应逐步提高电压并保持一段时间,观察超级电容的绝缘状况是否正常。
如果测试过程中超级电容的绝缘电阻明显下降或出现其他异常情况,说明其绝缘性能存在问题。
其次是交流耐压测试。
该测试方法是将超级电容的两个极板分别连接到交流高压源和地,然后逐渐升高电压,测量电容器的绝缘电阻。
与直流耐压测试不同的是,交流耐压测试需要考虑电容器在正负半周电压下的绝缘性能。
同样,在测试过程中应逐步提高电压并保持一段时间,观察超级电容的绝缘状况是否正常。
超级电容的耐压绝缘测试需要注意以下几点。
首先,测试时要确保超级电容处于正常工作温度下,避免温度对测试结果的影响。
其次,测试时要注意保护测试设备和人员的安全,确保测试过程中不会发生电击等事故。
最后,测试后要对测试结果进行分析和评估,判断超级电容是否符合要求。
超级电容的耐压绝缘测试是确保其安全可靠运行的重要步骤。
通过直流和交流耐压测试,可以验证超级电容的绝缘性能,确保其在实际应用中不会发生泄漏或击穿现象。
在进行测试时,需要注意测试条件和安全措施,以确保测试结果准确可靠。
只有通过耐压绝缘测试,才能有效保障超级电容的性能和稳定性,为其在各个领域的应用提供可靠保障。
超级电容器实验报告超级电容器实验报告引言:超级电容器作为一种新兴的储能设备,具有高能量密度、快速充放电速度和长寿命等优点,被广泛应用于电动汽车、可再生能源储存等领域。
本次实验旨在探究超级电容器的基本原理、性能测试以及其在实际应用中的潜力。
一、超级电容器的基本原理超级电容器是一种能够以电场储存能量的电子元件。
它由两个电极和介质组成,电极通常采用活性炭或金属氧化物材料,介质则是电解质溶液。
当外加电压施加在电容器上时,正负电荷在两个电极上分别积累,形成电场,从而实现能量储存。
二、超级电容器的性能测试1. 电容量测试电容量是评估超级电容器性能的重要指标之一。
我们使用恒流充放电法进行测试,首先将超级电容器充电至一定电压,然后通过测量放电电流和时间来计算电容量。
实验结果显示,超级电容器的电容量较大,远远超过传统电容器。
2. 充放电速度测试超级电容器的充放电速度是其重要特性之一。
我们通过实验测量超级电容器在不同电压下的充放电时间,发现其充放电速度极快,远远快于传统电池。
这使得超级电容器在需求高能量瞬间释放的应用中具有巨大优势。
3. 循环寿命测试超级电容器的循环寿命是评估其使用寿命的指标之一。
我们将超级电容器进行多次充放电循环测试,结果显示其循环寿命较长,能够承受大量的充放电循环,这使得超级电容器在需要频繁充放电的场景下具备优势。
三、超级电容器的实际应用潜力1. 电动汽车超级电容器的高能量密度和快速充放电速度使其成为电动汽车领域的理想储能设备。
与传统锂电池相比,超级电容器能够实现快速充电,并在短时间内释放大量能量,提供更好的动力输出和续航能力。
2. 可再生能源储存超级电容器也可以用于可再生能源储存领域,如太阳能和风能储存。
通过将超级电容器与太阳能电池板或风力发电机相结合,可以实现能量的高效储存和快速释放,解决可再生能源波动性的问题。
3. 家电和移动设备超级电容器在家电和移动设备中的应用也具有潜力。
由于其快速充放电速度,超级电容器可以为电视、冰箱等家电设备提供瞬间的高能量需求,同时也可以为移动设备提供快速充电的功能。
超级电容性能测试方法容量测量Capacitance Measurement超级电容表现出显著的“非传导性吸收”储能方式,因此用传统的方法将不能准确地测量出超级电容的容量,比如用实验室常用的LCR表等,测量超级电容的容量将是不准确的。
下面我们列出一种超级电容容量的测量方法,这种测量方法是基于RC时间常数计算出来的。
下面的测试电路可以在实验室里很容易建立起来,核心是用一个具有恒流输出及电压限制的功率电源作为充电电源。
电容两端的充电电压波形可以通过一个数字示波器进行记录。
通过示波器的光标,可以很方便地读出电压从1.5V上升到2.5V所用的时间,基本的计算公式如下:i=C(△V/△t)公式变换为:C= i(△V/△t)。
充电电流设定为1A,电压变化范围△V=2.5V-1.5V-1V 那么C=△t,在这个示例中,超级电容的容量在数字上与电容从1.5V充电到2.5V的时间相等。
时间单位为秒。
由于超级电容结构的特殊性,电容在测试前必须进行完全的放电,这样才能得到比较准确的结果,如果超级电容在测试前已经充过电,那么最好将电容两端子短路15分钟以上,以使电容完全放电。
流入电流测量Inflow Current Measurement:由于超级电容表现出明显的非传导性介质特性,所以测量实际的自放电或者自漏电数值是比较困难的。
当一只超级电容被充电至工作电压的过程中,流入电流是很大的,并且逐步变小。
此时流入电流是介质吸收电流与电容漏电流之和。
介质吸收电流是作为能量储存,但深度存储需要比较长的时间,电容的流入电流与时间是对数关系,具体如下表所示。
这些典型曲线是由下面的电路进行测量的,电容在测量前被短路了两天,这样被储存的能量就会被完全释放。
只有当介质吸收电源为0时,此时的流入电流才是漏电电流,这大概需要连续充电100个小时才能达到,此时漏电流大概为几个微安。
在这个点以后,为了继续测量流入电流,需要使用一只准确的微伏表与一只比较大的电阻,数值参看上图。
电容器的三大类检测介绍电容器作为电子设备中常用的元器件之一,在电路中发挥着重要作用。
电容器的正确检测可以保障电路的正常运行,因此,对电容器的检测显得尤为重要。
电容器检测方法众多,按照其检测特点不同可分为三大类:非装配状态下的检测、装配状态下的检测和在线检测。
非装配状态下的检测1.手动检测手动检测是一种简单直观的检测方法。
使用万用表或电容表,按照一定的测试规则进行电容测量,即可判断电容器容值是否符合要求。
2.自动检测采用自动检测方法可以有效提高电容器的检测效率,同时也避免了人为因素对测试结果的影响。
自动检测仪是一种专门用于电容器测试的仪器,可对电容器的容值、损耗因数、绝缘电阻等参数进行自动测试。
装配状态下的检测在实际应用中,电容器通常是在电路中进行使用的,而非处于离线状态。
因此,对装配状态下的电容器进行检测至关重要。
1.振荡测试振荡测试是一种常用的装配状态下电容器检测方法。
该方法基于振荡管路的频率与电容器及其它元器件参数之间的关系进行测试,从而获取电容器的容值和带宽等信息。
2.交流电参数测试对于较大容值的电容器,可以采用计算类方法进行检测。
使用测试设备对电容器的交流电参数进行测试,然后根据特定的算法计算出电容值及其它相关参数。
在线检测在线电容器检测指在电路运行状态下对电容器进行故障检测。
随着电子设备使用寿命的延长,电容器的寿命也会出现问题。
通过在线检测可以有效地判断电容器是否正常工作,避免其发生故障影响电路的正常运行。
1.波形分析检测通过采集电路波形并进行分析,判断电容器工作是否正常。
该方法需要低噪声高速数据采集器,并配备专业的波形分析软件。
2.非接触式检测非接触式在线检测是当前电容器检测技术中最先进的一种方法。
它可以在不影响电路正常运行的前提下,通过测量电磁场的变化,判断电容器正常工作与否。
使用该方法进行检测,不需要电路断开、电容器拆卸等操作,简便快捷。
总结电容器的检测方法根据其特点不同,可分为非装配状态下的检测、装配状态下的检测和在线检测三大类。
超级电容器的三种测试
办法详解
集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
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
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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cyclicvoltammetry(CV)
由CV曲线,可以直观的知道大致一下三个方面的信息
Voltagewindow(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。
Specificcapacitance(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)
Cyclelife(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:
thechangeofspecificcapacitance(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)
degreeofreversibility(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) Cyclelife(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?impedancespectroscopy(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。
关于交流阻抗,谈谈频率和体系元件的响应关系,总的来说,交流阻抗之所以能得到诸多信息,关键在于不同器件本身对于频率的相应不同。
Nyquist图中最先响应的总是纯电阻,然后是电容和电化学反应,最后是扩散过程。
纯电阻,在电场建立的同时即可响应。
交流阻抗的测试过程中会出现两个图:Nyquist图和Bode图,Nyquist图反应的是随着频率的变化虚轴的阻抗值和实轴的阻抗值的变化,Bode图反应的是阻抗的模值随着频率的变化以及相位角随频率的变化。
交流阻抗测试过程中比较重要的设置参数有:交流幅值以及频率范围。
交流幅值对于超级电容器一般会选择5mV,频率一般会选择100kHz-10mHz,当然也会有不同体系不同对待,
很多文献中会选择测试到0.1Hz就停止了,这样来说根本没有测试低频区体系真正的性能测试就已经停止了。
真正反映测试体系的电容性能,漏电性的低频区的直线很重要。
当然如果测试的截止频率太低,则此时反映的不仅仅是此状态下的扩散过程了,因为太长的变化周期可能会造成测试体系状态的改变。
关于交流阻抗的模拟,我一般用的是Zview软件。
关于该软件的使用方法,小木虫上有很多相关的使用说明书。
模拟时电化学元件的选择和等效电路的建立都要和自己的测试体系联系起来,不要为了拟合的精确性无截止的选择电化学元件。
这样会给测试体系的合理解释带来很大的麻烦。
同样这样做也歪曲了交流阻抗测试的初衷。
mAh/g是指每克活性物质所能储存的电量=I*t/m
F/g是指每克活性物质的电容=I*t/(m*V)
如果把比作,电压比作高度,那么就是的横截面积。
所以两者是通过联系起来的,没有一个常数因子。