本文前一部分建立了超級電容器的背景，并用簡單的術(shù)語解釋了它們的結(jié)構(gòu);顯然，這是一個具有深厚物理、化學(xué)、材料科學(xué)考慮和制造問題的組件。第一種廣泛使用的標(biāo)準超級電容器于 20 世紀 70 年代末和 80 年代初進入市場。它們主要用于易失性存儲器的內(nèi)存?zhèn)浞?，但由于成本和性能問題，它們并未被大眾市場接受。然而，到了 20 世紀 90 年代，超級電容器以適中的價格上市，具有卓越的性能和可靠性，因此開始被常規(guī)設(shè)計到系統(tǒng)中。相關(guān)的維基百科參考資料對其歷史進行了相當(dāng)詳細的介紹，同樣重要的是，引用了許多信譽良好的來源，包括行業(yè)媒體上的新聞和學(xué)術(shù)期刊上的論文。

超級電容器特性

除了其他差異之外，超級電容器的充電/放電特性與電池不同，無論電池化學(xué)成分如何(請注意，每種可充電電池化學(xué)成分都有自己的充電/放電曲線)。圖 1是這些設(shè)備的充電(頂部)和放電(底部)曲線的一般曲線。

圖：(頂部)超級電容器的電壓/電流充電(頂部)和放電(底部)曲線與大多數(shù)可充電電池(如鋰離子電池)的曲線非常不同。

與電池甚至非超級電容器一樣，沒有“典型”的超級電容器，但代表性系列可以概述其基本特性。例如，伊頓的 HB 系列圓柱形超級電容器是一種帶引線的器件系列，用于通孔 PC 板安裝，輸出為 2.5 V (圖 2)。該系列成員的電容和尺寸范圍從 21 毫米長、8 毫米直徑封裝中的 3 法拉到 60 毫米長、18 毫米直徑封裝中的 110 F。超級電容器還提供“硬幣”封裝，以兼容紐扣電池插座。

圖 2：盡管超級電容器的法拉額定值高得多，但它們的外觀與傳統(tǒng)電容器相似，尺寸和封裝也類似，這些引線式裝置也顯示出這一點。

這些超級電容器的其他重要參數(shù)是它們的等效串聯(lián)電阻 (ESR)，最大的范圍從 0.16 歐姆到 0.020 歐姆，脈沖電流為 1 A 到 24 A，連續(xù)電流為 1.1 A 到 8.7 A(分別從最小版本到最大版本)。

那么電池呢?

自商業(yè)化以來，超級電容器主要用于提供持續(xù)電力以及在電源備份、能量收集和脈沖功率傳輸應(yīng)用中的短期能量存儲。對于其中一些情況，單獨使用電池可能效果不錯，但它們的一些固有特性會使它們不太合適。超級電容器單獨用于小型、極低功耗應(yīng)用，例如收集/物聯(lián)網(wǎng)模塊。它們也可以串聯(lián)/并聯(lián)組合作為大型 UPS 裝置的電容器電源組。它們在為醫(yī)院等關(guān)鍵任務(wù)提供“橋接”電源方面特別有用，以便在主電源發(fā)生故障和備用發(fā)電機啟動之間保持電力可用(通過逆變器)。

任何對超級電容器與可充電電池的一般比較都只是一種概括，因為很大程度上取決于所比較的具體電池類型。盡管如此，(圖 4)的表格很好地概括了超級電容器與鋰離子電池的相對屬性。然而，當(dāng)然，這兩種技術(shù)的功能和特性也在不斷變化和進步——因此，僅將表格用作粗略的指南和起點。

圖 3：超級電容器和鋰基可充電電池的頂級特性之間的比較是一個起點概括，因為兩者都存在許多變化以及不斷的進步。

本文的第三部分探討了組件管理和令人著迷的混合超級電容器/鋰電池設(shè)備。