电容及超级电容可分为几类?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/03/03 09:55

按照电极材料和电介质材料的不同,电容大概分为陶瓷电 容、电解电容(包括铝/钽/铌三类)、薄膜电容和双电层电容(又称“超级电容”) 四大类。

1)铝电解电容器:在电子线路中的作用一般概括为:通交流、阻直流,具有滤波、 旁路、耦合和快速充放电的功能,并具有体积小、储存电量大、成本低的特性。 应用场景以中低压电源电路为主,在消费、照明等领域应用最为广泛,此外部分 工控、新能源汽车中也使用铝电解电容,但以中低功率场景为主。

2)薄膜电容:是以塑料薄膜作为电介质的电容。优势是绝缘电阻高、可靠性好、 高频下阻抗低、耐高纹波电流、自愈等;缺点是相较于陶瓷电容尺寸更大,难以 小型化。因此在高压领域应用广泛,常见于高端车型、光伏逆变器中。

3)超级电容:介于普通电容和充电电池中间性能的特殊类电容器。电池通过化学 反应储存电荷,双电层电容是使浸泡在电解液中的活性炭电极表面吸附离子,形 成双电层来储存电荷。相较于电池,双电层电容具有充电和放电率非常高、充电 次数达数百万个循环,常被作为蓄电设备使用。

按工作原理超级电容可分为三类:

1)双电层电容(EDLC):是目前市场主流的超级电容类型,电池是通过化学反 应储存电荷,而 EDLC 的充放电过程通过离子的物理移动完成,不存在化学反应。 充电时,双电层电容电解液中的正、负离子在电场的作用下迅速向两极运动,并 分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,造成电极间的电势差,从 而实现能量的存储;放电时,阴阳离子离开固体电极表面,返回电解液本体。因 此,对电池而言需要数小时的充电,双电层电容器数秒就能实现。而且,与充电 次数有限的电池不同,双电层电容器在原理上是没有限制的。

2)法拉第赝电容:在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行 欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附/脱附或氧化还原反应,因赝电容可在整个 电极内部产生,因此可获得比双电层电容更高的能量密度,但因电极材料贵金属 价格较高、充放电循环稳定性有限等因素而难以商用;

3)混合型超级电容:具备更高的能量密度,正在成为重要研究与发展方向。以 双电层材料作为正极,以赝电容或电池类材料作为负极,融合了超级电容与赝电 容或电池的优势。其中,锂离子超级电容(LIC)是混合型超级电容的典型代表, 在充放电过程中,电容电极发生非法拉第反应,离子在电极表面进行吸附/脱附, 电池电极发生法拉第反应,锂离子嵌入/脱出。相比 EDLC,它具有更高的能量和 功率密度,并具有更长的使用寿命(10000-20000 次循环)。