电双层型电容器的充放电原理

           大容量电容器中，除电双层型以外，尚有混合型（锂系电容器）和氧化还原型两种。

　电双层型电容器的耐压为2～3.3V。而混合型（锂系）耐压为3.6-4.2V。由于大容量电容器的蓄电能力是以耐压值的平方数增加（U=CV平方／2），所以提高耐压值可使蓄电能力快速提高。电双层型大容量电容器（以下称超级电容）的容量可做到100F（法拉1以上,内阻仅1mΩ。而锂系已经有单体达10000F的大容量电容器。将成为下一代蓄电装置。

一、电双层型电容器的原理及特性

　如图1所示，因在充电时电解液中的正离子被电子吸引、而负离子被空穴吸引。于是分别在正、负电极和电解液的接触面形成两个绝缘层并产生了电位差。

充电完成后。其形态扰如两个串联的电容器。被称为电双层电容器。

在放电时。电子和空穴并不结合。而是释放正、负离子到电解液中。显然。电极和电解液接触面积大的。其容量也大。与充电电池相比。超级电容没有化学反应。具有不发热、无劣化、高效率、长寿命的优点。

二、电容器的充电监控

电流流过的路叫做电路

1.多个电容的均一充电

在将多个超级电容串联起来组成更大容量组件的场合。各个超级电容的容量、初始电压，内阻都不会相同。因而即使用相同的电流充电。充满电的时间也是不同的。

因此有必要设置防止过充电的监控电路。即并联监控电路。图2是一种简单的监控电路。每个电容并联一个稳压二极管又叫齐纳二极管。起分流作用。由于稳压二极管不能细调稳压值，并联监控电路采用图3的电子电路较好。每个电容需并联一个此电路。当电容两端电压高于设定的分流电压时。并联监控电路的晶体管就流过多余的电流。通过保护电阻R4转化为热量散出：相反则流过的电流减少。

2.初始化以统一充电时间

多个电容组成的组件。制成之后只要存放一个月以上。由于各电容的容量和泄漏电流的误差。就会形成不同的端电压。充电时就不能同时达到满充电。而如果在并联监控电路的限制电流以上充电，就可能超过某些电容的耐压。

　因此。要同时达到满充电的目的。需要将各个电容的端电压进行初始化。即以并联监控电路的限制电流以下的电流进行一次充分的充电。超过耐压值的电容就停止充电。最后各电池达到一致的电位。以后全体电容的充电就能同时达到满充电。

三、电容器的放电特性

　与充电电池不同。超级电容一开始放电。端电压就开始下降。而对于电子电路。要求提供稳定的工作电压。故需要用输入电压范围大的升降压DC—IX；变换器使输出电压恒定。在一定的负荷电流下使超级电容以恒功率放电。其放电特性如图4。在恒功率放电状态下超级电容端电压如图4b所示。一开始放电便有一个跌落电压降IoxRint产生（称为IR下跌），然后随着电压的下降。电流急速增加。随着放电的继续。端子电压降到某一电压值之下，则恒功率放电不能维持。这个界限值由下式求出：

Vlend≧2跟号RintPL式中：Vlead为端子电压，Rint为电容内阻，Pl为消耗功率。

在小电流放电的情况下，上述IR电压跌落可以忽略。