超级电容介绍

1、超级电容介绍第1页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三ModuleRadial Type Coin TypeStacking CoinType Large Cap TypeSlim Flat Type超级电容类别第2页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三超级电容器(supercapacitor, ultracapacitor)又叫双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、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

2、电数十万次。 功率密度高，可达300W/KG5000W/KG，相当于电池的510倍； 对于快速充放电,超级电容器小的ESR意味着更大的功率输出, 瞬时功率脉冲应用,重要存储、记忆系统的短时间功率支持, 应用举例 1、快速充电应用,几秒钟充电,几分钟放电.例如电动工具、电动玩具; 2、在UPS系统中,超级电容器提供瞬时功率输出,作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充; 3、应用于能量充足,功率匮乏的能源,如太阳能; 4、当公共汽车从一种动力源切换到另一动力源时的功率支持; 5、小电流,长时间持续放电,例如计算机存储器后备电源, LED电筒; 一、优点 在很小的体积下达到法拉级的电容量 无须特

3、别的充电电路和控制放电电路 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响从环保的角度考虑,它是一种绿色能源超级电容器可焊接,因而不存在象电池接触不牢固等问题二、缺点 如果使用不当会造成电解质泄漏等现象; 和铝电解电容器相比,它内阻较大, 而不可以用于交流电路.什么是超级电容器? 第3页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三常用计算公式： 电容值C(F) = I(A) x t (s) /V eg: 0.5A x 3600s / (8-1)= 250FEg: 1mA x 36000s / (5.5-3.3)= 16F2.安时Ah = C(F) x V(Cv) / 3600 eg:

4、 10Fx2.5/3600=6.9mAHeg: 200Fx2.7/3600 = 0.15AH超级电容原理第4页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三超级电容与电池比较，有如下特性：超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚3000F电容能释放瞬间电流2170A以上）。 超长寿命，充放电大于1000万次，是Li-Ion电池的1000倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的2000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达136年。 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。 免维护，可密封。 温度范围宽-40+65，一般电池是

5、-2060。超级电容与电池第5页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三6Batteries for Energy Ultracapacitors for Power Battery ComplementBattery life is reduced by power cycling and peak power drainsCombining ultracapacitors with batteries will reduce both peak power and average power load on batteriesDownsizing the battery c

6、onsidering the energy usage only.Ultracapacitor low ESR improves efficiency in recapturing energy and overall system performance.超级电容与电池第6页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三直流内阻测试仪容量测试仪交流内阻测试仪专供工厂IQC用的超级电容测试仪第7页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Our Customer 我们的客户第8页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Part Number 料号 VNP

7、 3R0 106 QG - HSeriesVNE: Energy TypeVNP: Power TypeCapacitance106: 10F(10 x 106uF)357: 350F (35 x 107uF)Voltage 2.3V, 2.5V2.7V, 3.0VC. ToleranceMG: -20 to + 20%QG: -10 to +20%Module Terminal I : O: H: L: T: C:Custom 订制 第9页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Specifications 产品特性 第10页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，

8、星期三特性 和 优点2.3 - 3V额定电压3V 能量密度提高40%3V 等同相对体积减少40%更高的可靠性, 并延长使用寿命 (相对 2.7V超级电容)-40 至 +65C(70C)工作温度超过500,000次循环充放电寿命高功率密度和超低内阻(ESR)High temp. reliability results at 3V rated 在3V额定电压的高温稳定性第11页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Common Products 通用产品参数 第12页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三超级电容模块第13页，共36页，2022年，5月20日，1

9、7点39分，星期三如果需要以下其中一项, 超级电容就最适合.要求瞬间比较大电流放电. 如USB产品要用0.5A以上电流, 闪光灯, 电动工具.要用电池, 但永远不更换, 免维护. 如太阳能道钉灯、地埋灯. 智能水,电,气表要求快速充电, 如警卫手电筒, 玩具,电动工具要求充放次数多过电池, 浮充也不需要更换电池, 如应急灯要求在零下40度也能正常保持能量工作, 如汽车/电动车泠起动要求将微弱至大电流能量快速回收, 如独力太阳能发电, 节能电梯, 环保汽车要求轻的移动电源, 如遥控飞机要求比电池安全, 永远不会爆炸的储能产品你要超级电容吗?第14页，共36页，2022年，5月20日，17点39分

10、，星期三(在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，数据保护和备份，适用于带CPU的）玩具、手电筒、洁具、自行车尾灯、音响、助听器、礼花、充电器、DVD机、收音机、冰箱、空调、背投和液晶电视、洗碗机、鱼漂、消毒柜、电子门锁、热水器、燃气灶、电饭煲、熨衣架、待机转嫁器、数码相框、机顶盒、微波炉、遥控器、汽车黑匣子公用电器、工业及医疗电器：（用作小功率器件的电源）税控机、控制器（温度控制器）、触摸屏、摄像头、扫描仪、投影仪、考勤钟、计数器、显示屏、彩票机、银行终端、公汽读卡器、身份识别、复印机、打印机、X光机、磁共振、道钉机、电焊机、皮带机、激光器、矿灯、工业仪表、雷管、电动工具网络通讯：（中型模组

11、、模块、工作时间不是很长的、瞬间工作的）电脑、电话、手机、信息终端、通讯站、GPS、电力数据传输风光发电：风力发电、变浆、接收转换、太阳能发电（储能）、太阳能灯（警示灯、标识灯、道钉灯、地埋灯）、太阳能手电交通工具：摩托车启动、机车启动、电动汽车辅助动力、汽车启动、电动自行车辅助动力、汽车音响、车载监控后备电源：开关柜、直流屏、负荷调整电源、故障定位、变频器、脉冲电源、应急灯、救生绳、报警器、卷帘门、与电池配套电源、断电保护能量回收：吊车、矿井、机车、电梯、抽油机军工：战斗机、军车、坦克、雷达、精准炮弹、激光炮、电磁炮、警棍应用广泛第15页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期

12、三应用广泛第16页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三应用于智能三表 (热量表、煤气表、智能水表)传统的智能水表，在控制水阀开启和关断时，普遍采用的方法是内装锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。锂电池使用到一定时间后，不得不更换电池。需要上门为用户更换电池或水表，这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。另外，电池电量不足的情况出现是随机的，如果不精确和及时的监测电池电量，将无法可靠的关断水阀，造成无法计费、逃水现象等情况出现。这是内部安装了锂电池的智能水表的致命缺点，直接影响到它的推广和使用。用超级电容代替锂电池可以解决这个问题。超级电容是一种无源器件

13、，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。 超级电容器在智能水表中设计电路优点如下：a. 将电池从水表中分离出来，从而可以不考虑电池寿命对水表的影响，延长了水表的使用时间。b.另一方面，超级电容的大电流放电特性保障了水阀关断的可靠性，在外接干电池电量不足时，仍能利用存储在超级电容上的能量将水阀关断。c.以前一味追求的漏电流指标，主要是为了保障电池的使用寿命，改用超级电容后，漏电流指标变得不重要。如果电池电量不足，用户可以随时更换。这样，不仅使电路设计简化，减少

14、产品的出厂检验工序，还使产品的成本降低。智能三表、后备电源用超级电容器第17页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三太阳能道钉灯太阳能地砖灯太阳能交通警示灯太阳能浮标灯太阳能光伏产品种类很多，适合使用超级电容器的有白天太阳能电池太阳能电能夜间太阳能灯照明夜间存储于超级电容器组中太阳能领域的应用第18页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三玩具Ultracapacitors and tiny airplanes第19页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三税控收款机税控收款机是一种具有法律严肃性和不可破坏性的带有计税功能的收款机。它内部装有自

15、动记录但不能更改和抹掉的计税存储器，记录着每日的营业数据和应纳税额，是向纳税机关纳税的凭据。纳税户销售商品在税控收款机中的记录与相关的时间等信息可在机内保留510年，不可修改、不可清除。有关数据由税务部门用专用IC卡读出，以便稽查。每台税控收款机经税务部门发行处理后具有唯一性。此税控收款机都具有断电保护功能，即当出现突然断电时，仍能将数据存储，并能进行短时间IC读写卡的操作过程，这时需要有后备电源作保护。后备电源有两种解决方案：超级电容器和电池。超级电容器与电池相比具有放电电流大，循环寿命长、绿色环保等特点。使用超级电容器增强了税控收款机的可靠性，免除了电池需要每隔2-3年维护更换一次的工作。

16、在断电时，由超级电容器为控制电路提供能量，CPU可在短时间执行数据存储过程，读写完成后，电容器再提供瞬间脉冲电流（几A），将IC卡弹出。第20页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三IT 产品无线节能鼠标免用电池，无废电池污染问题采用超级电容，充电迅速(90240秒)充饱一次电可以使用60240分钟充放电次数 500,000次使用27.042MHz免认证无线频段256组随机随机数配对码采用磁性连接充电，方便迅速对位充电电力供应使用一般USB(5V/500mA)埠有效传送范围; 约3尺(1米)每秒撷取图像1,700次每秒位传输速度4.8k(bps)分辨率800/1000cpi，

17、每秒最高位移24.9 inches自动安装，无需额外驱动程序无线手写板SSD 固态硬盘Feature of Enterprise model designSDRAM to cache FAT + Data. Need Power backup to flush to NAND第21页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三车载POS机的时钟电源：时钟芯片供电电池必须是可充电方式。 一般的纽扣电池的使用寿命是二年，由于电池内电能随着使用时间逐步衰减，当电能衰减到一定程度时，会影响计时的精准度，甚至会造成时钟数据丢失归初始状态。由于IC卡内写有有效期，由于POS机时钟的误差，会发生

18、锁卡的现象，这会对持卡人带来一些不便。严重时会干扰发卡部门的正常工作。(目前徐州就处于这种状况)此外，每二年对POS机进行一次更换时钟电池的工作量也非常大，如采用可充电时钟电源采用超级电容（1.5F）,其优点是：使用时间长，可与POS同寿命，在POS机使用寿命周期内不需要更换，输出电压电流稳定，确保时钟精准和车载POS机工作正常。目前国内的机具型号较旧，都采用不可充电方式，右图是华捷公司车载刷卡终端车载刷卡终端第22页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Automobile after market 汽车后装市场 Car Audio, Braims Ultra Capaci

19、tor, HQR-1.3F, made in Japan第23页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三为了确保应急照明灯具有节电、高亮度、长寿命和不间断性，采用由直流电源供电的半导体照明灯LED。采用LED灯后，节约了大量的电能，维修费用，同时也确保了照明质量。采用超级电容器作为储能元件，确保了应急照明灯的超长寿命和免维护、可靠性强灯特性。超级电容取代锂电池, 免维护, 免换电, 寿命特长.超高可靠性不會擔心電池實效失去電源适合應用在要求較高場合提供全整方案. 市电充电控制电路7珠白光LED放电电路开关应急照明灯储能系统第24页，共36页，2022年，5月20日，17点39分

20、，星期三US$170 - $225 Market PriceFaraday Flashlight - Linear Generator with ultracapacitor flashlightLight for Life Flashlight UC3.400 Description:LENGTH - 11.5 in, 29.2 cm BARREL DIAMETER - 1 3/4 in, 4.5 cm HEAD DIAMETER (AT WIDEST POINT) - 2.75 in, 7 cm WEIGHT - Approx. 16oz. Made of durable polymer.

21、 Impact, abrasion, and water resistant Recharges in 90 Seconds. Run time = 120 minutes Contains 3 x GREE 1W LEDs rated for more than 50,000 hours. Utracapacitor Life : 50,000 CyclesLED快充 / 动能 手电筒 第25页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三LED快充 / 动能 手电筒 第26页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三美国 Superior Tool Co 设计. 与

22、7.2V电池并联使用, 提供初始大电流供电 满足冲击大电流供电需求, 保护电池, 延长电池寿命充满情况下, 可切割100次, 每次约3-5秒, 相对没有超级电容要5秒以上快每次充完电的切割数量提高30% 10F10F10F电动工具 辅助电池使用第27页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Coleman Flashcell Screwdriver ($80) this ultracapacitor-powered cordless screwdriver can be recharged in just 90 seconds, and its “battery” will l

23、ast a lifetime. 无绳电动螺丝刀 充电90秒产品主要针对不长用业余用家, 但需要快速电及突然大量使用充满可安装22只螺丝, 用电池可安装37只螺丝但充电时间为90秒, 电池需要30分钟以上. 如果需要安装100只螺丝, 要等电池充电, 超级电容可不断快速充电.50万次充放电寿命, 没有电池般记忆效应, 一辈子不用更换电池.电动工具 纯超级电容第28页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三引入超级电容器使系统具有够大的过载能力. 电容器有快速充电特性,充电的电源范围0-52V,可以充分吸收 短时,间隙的强大风能.及微小风能太阳能条件下的能量.DC/DC 充电及控制

24、器保证系统在微风的条件吸收的能量在低压情况下向蓄电池充电.5. DC/DC 充电效率高达85%.PwPavg将剧烈波动的能量变成较平滑的能量输入rectifierFILTERP utility120V/240V50/60 HzGnd再生能源 - 移峰填谷第29页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三30再生能源 - 太阳能 第30页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三延长电池寿命减少电池用量不需要用电池提供长时间后备电源在动力UPS系统中，用超级电容器作为变频器或逆变器的直流储能组件，有蓄电池或电解电容器无可比拟的优势。尤其在中、高压时，避免了由数十节甚至

25、上百节蓄电池串联所带来的一系列问题；和电解电容相比，不但便于维护，而且降低成本，提高了UPS设备的可靠性。当市电断开时，由超级电容器短时供电， 为逆变器提供直流电压，供给负载，同时为发电机启动提供足够的启动电流发电机启动可靠，消除电池作为候备电源带来不稳定因素当发电启动后，超级电容器在逆变器的直流回路又可以做为一个超级滤波器，消除发电机在负载波动的条件下电压的波动，如市电高压、市电低压、电压瞬时落、减幅 振荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、谐波失真、杂波干扰，频率波动等电源问题。从于保证对负载供电稳定短时间不间断电源第31页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三医疗便携电源超

26、级电容器可以作为便携式除颤器的放电电容。由电容所提供的大脉冲能量约为200-360J，单方向通过电极的全部电流加到病人身上。发达国家的一些公共场合开始采用便携式除颤器，这样可以尽早地挽救生命。其中的储能电容器以采用超级电容器为最佳方案，如400J储能仅需25F即可，即使按100F计算，其体积也仅仅为25*45mm。由于超级电容器的电压很低，可以使用超级电容模组或用功率变换器将电压提高到需要的水平 。PaceMaker 心脏起搏器, 用超级电容加小马达充电,永久不用更换电池.第32页，共36页，2022年，5月20日，17点39分，星期三Energy HarvestingPowercast RF

27、 Energy Harvesting Module This wireless power module combines Powercasts RF energy-harvesting technology with a supercapacitor to create a perpetual, battery-free power source for the wireless sensors commonly used in security, environmental and condition-monitoring systems. The module integrates a

28、power receiving antenna, a Powercast Powerharvester to convert the radio waves into low DC power and a supercapacitor. The supercapacitor stores the harvested energy and provides peak transmission power to a wireless sensor/transmitter board such as the Texas Instruments eZ430-RF2500T. Perpetuums PM

29、G17 vibration energy-harvesting micro-generator, together with a supercapacitor, allow wireless sensor system manufacturers to design battery-free condition monitoring systems that collect and report data on machinery for improved asset management. The PMG17 microgenerator converts unused mechanical vibration into a low but steady source of electrical energy. The supercapacitor then stores the energy and delivers the peak power needed to transmit sensor condition data over wireless networks such as IEEE 802.15.4 (Zigbee) and 802.11 (WLAN). Together they can power wireless sensor no