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什么是超级电容器？

超级电容器是一种新型的储能装置，由于其相对于传统的平板电容器具有较高的能量密度，而相对于二次电池而言其具有较大的功率密度，因此它常常被描述为能够“bridge the gap between capacitor and battery”。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。Maxwell公司公布的超级电容器与锂电池性能对比以及超级电容器的优缺点的对比，如下面表格所示

参数                                       超级电容器                                   锂电池

充电时间                                    1-10 s                                     10-60 min

循环寿命                        1,000,000  or 30,000次                         >500次

输出电压                               2.3 – 2.75 V                                    3.6 V

能量密度(Wh/kg)                          5                                           120-240

功率密度(W/kg)                       ~ 10,000                                   1,000-3,000

在电源给电容器充电过程中的任一时刻，若电容器所带电荷量为q，则电容器两板间的电压U＝qC。充电电流必然流经内阻r，设内阻r两端的电压为Ur，根据欧姆定律可知E电动势＝U＋Ur。而且还有一个特点，一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。所以不难想象，图6.12中斜直线上方的三角形面积，即为电源电动势做功QE电动势过程中被消耗在内阻r上而转变为焦耳热的能量。

问题解决了！在用电源给电容器充电的过程中，只能有一半的能量被电容器储存，必然有另一半能量消耗在回路的电阻之上。如果电容器储存的能量很多，则消耗在回路电阻上的能量也就同样的多。电容器的绝缘电阻是一个不稳定的电气参数，它会随着温度、湿度、时间的变化而变化。如果这部分能量全部消耗在电源的内阻上，则对电源十分不利，这也是在充电回路中另外增加限流电阻的原因。

至此，可能还有一个疑问：如果对电容器充电的能量利用率仅有50％，给使用电容器作为电源的电动汽车充电不是会浪费很多电能吗？要知道上面讨论的是用有固定电动势的电源给电容器充电的情况，如果给大容量电容器充电，应该使用可变电动势的电源，这样可以使充电的能量利用率大大提高。为了保证电容的稳定性，电容在插板前要经过长时间的高温环境的测试。

(2) 合理确定电容器的电容量及允许偏差。在低频的耦合及去耦电路中，一般对电容器的电容量要求不太严格，只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。若要用于脉动电路，则应按交、直流分量总和不得超过电容器的额定电压来选用。在定时电路、振荡回路及音调控制等电路中，对电容器的电容量要求较为严格，因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近，应尽量选精度高的电容器。在一些特殊的电路中，往往对电容器的电容量要求非常精1确。