超級電容器是一種性能介于常規(guī)電容器和二次電池之間的新型儲能元件，具有功率密度高、免維護(hù)、壽命長等優(yōu)異性能。本文將詳細(xì)介紹超級電容器的優(yōu)勢以及選購超級電容器時需要考慮的參數(shù)和技巧。

超級電容器的選購技巧

1、選購需求

超級電容器的種類的型號有許多，想要選擇到合適且好用的產(chǎn)品，我們首先要明確自己的使用需求，由于不同的超級電容器會有各自的特點和優(yōu)勢，所以我們應(yīng)該根據(jù)不同的使用場景和途徑來選擇適配的超級電容器，只有這樣才能更好地發(fā)揮它的作用，同時也收獲更佳的體驗效果。

2、產(chǎn)品功率

超級電容器有不同的功率可供選擇，對于功率的選擇要根據(jù)我們實際使用情況來確定，過大或過小都會不合適，如果大家自己不是很熟悉的話，可以和相關(guān)專業(yè)人員或者銷售廠家咨詢，他們都會給出合理的方案和建議。

3、廠家規(guī)模

在選擇超級電容器的時候也可以看一看廠家的規(guī)模，如果有條件也可以到實地進(jìn)行參觀考察。如今市面上的超級電容器廠家越來越多，其中也不乏有部分小作坊缺少正規(guī)的營業(yè)資格，所以我們盡量選擇大廠家會更有保障。

4、售后服務(wù)

由于產(chǎn)品的特殊性，超級電容器并非購買完成就萬事大吉了，后續(xù)的使用和維護(hù)同樣重要，因此選擇超級電容器的時候也要注意廠家提供的售后服務(wù)。

5、產(chǎn)品價格

最后，我們也要關(guān)注產(chǎn)品價格，都說一分錢一分貨，但也并不是越貴越好，我們在選擇的時候結(jié)合自己的使用需求選擇高性價比的產(chǎn)品才更實惠。

選擇超級電容器大小要考慮的參數(shù)

電壓

超級電容器具有一個推薦的工作電壓或者最佳工作電壓，這個值是根據(jù)電容在最高設(shè)定溫度下最長工作時間來確定的。如果應(yīng)用電壓高于推薦電壓，將縮短電容的壽命，如果過壓比較長的時間，電容內(nèi)部的電解液將會分解形成氣體，當(dāng)氣體的壓力逐漸增強(qiáng)時，電容的安全孔將會破裂或者沖破。短時間的過壓對電容而言是可以容忍的。

極性

超級電容器采用對稱電極設(shè)計，也就說，他們具有類似的結(jié)構(gòu)。當(dāng)電容首次裝配時，每一個電極都可以被當(dāng)成正極或者負(fù)極，一旦電容被第一次100%從滿電時，電容就會變成有極性了，每一個超級電容器的外殼上都有一個負(fù)極的標(biāo)志或者標(biāo)識。雖然它們可以被短路以使電壓降低到零伏，但電極依然保留很少一部分的電荷，此時變換極性是不推薦的。電容按照一個方向被充電的時間越長，它們的極性就變得越強(qiáng)，如果一個電容長時間按照一個方向充電后變換極性，那么電容的壽命將會被縮短。

溫度

超級電容器的正常操作溫度是-40℃～70℃，溫度與電壓的結(jié)合是影響超級電容器壽命的重要因素。通常情況下，超級電容器是溫度每升高10℃，電容的壽命就將降低30%～50%，也就說，在可能的情況下，盡可以的降低超級電容器的使用溫度，以降低電容的衰減與內(nèi)阻的升高，如果不可能降低使用溫度，那么可以降低電壓以抵清高溫對電容的負(fù)面影響。比如，如果電容的工作電壓降低為1.8V，那么電容可以工作于65℃高溫下。如果在低于室溫的條件下使用超級電容器，那么可以使超級電容工作高于指定的電壓，而不會加快超級電容器內(nèi)部的退化并影響超級電容器的壽命，在低溫下提高超級電容的工作電壓，可有效地抵消超級電容低溫下內(nèi)阻的升高。在高溫情況下，電容內(nèi)阻會升高，此變化是永久的，不可逆轉(zhuǎn)的（電解液已分解），在低溫下，電容內(nèi)阻的升高是暫時現(xiàn)象，因為低溫下，電解液是黏輖性升高，降低了離子的運(yùn)動速度。

放電

超級電容器放電時，會按照一條斜率曲線放電，當(dāng)一個應(yīng)用明確了電容的容量與內(nèi)阻要求后，最重要的就是需要了解電阻及電容量對放電特性的影響。在脈沖應(yīng)用中，電阻是最重要的因素，在小電流應(yīng)用中，容量又是重要的因素。計算公式如下：

V=I（R+t/C）

其中V是起始工作電壓與截止工作電壓之差，I是放電電流，R是電容是直流內(nèi)阻，t是放電時間，C是電容容量在脈沖應(yīng)用中，由于瞬間電流很大，為減少電壓跌落，選用低內(nèi)阻（ESR）的超級電容（R值），在小電流應(yīng)用中，為降低電壓跌落，需要選用大容量的超級電容（C值）。

充電

超級電容器具有多種充電形式，比如恒流、恒功率、恒壓等。或者與電源并列，比如電池、燃料電池、DC變換器等。如果一個電容與一個電池并聯(lián)，那么在電容回路中串聯(lián)一個電阻將降低電容的充電電流，并提高電池的使用壽命。如果串聯(lián)了電阻，那么要保證電容的電壓輸出是直接與負(fù)載連接，而沒有經(jīng)過電阻，否則電容是低電阻特性將是無效。很多電池系統(tǒng)不允許瞬間大電流放電，否則會影響到電池的壽命。一只電容最大的推薦充電電流計算公式如下：

I=Vw/5R

其中I是推薦的最大充電電流，Vw是充電電壓，R是電容的直流內(nèi)阻。

電容持續(xù)采用大電流或者過壓充電。會引起電容發(fā)熱，過熱會導(dǎo)致電容內(nèi)阻增加、電解液分解產(chǎn)生氣體、縮短壽命、漏電流增加或者電容破裂。

自放電與漏電流

自放電與自漏電本質(zhì)上是一樣的，針對超級電容器的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于在電容內(nèi)部是正極和負(fù)極之間有一條高阻電流通道，這就是意味著在電容充電的時候，同時會有一個額外的附加電流，當(dāng)在充電是時候，我們可以將此電流當(dāng)成漏電流;當(dāng)移去充電電壓后，同時電容沒有連接負(fù)載，這個電流使電容處于放電狀態(tài)，此時我們將此電流看成自放電電流。

為了可靠地測量漏電流或者放電電流，電容必須被連續(xù)充電72小時以上，這同樣是由電容的結(jié)構(gòu)決定的。超級電容是模型可以當(dāng)成幾只不同的內(nèi)阻的超級電容的并聯(lián)，當(dāng)充電時，低內(nèi)阻的超級電容充電速度快，電壓很快上升至與充電電壓相等，當(dāng)充電電壓移去后，如果高內(nèi)阻的超級電容還沒有被充滿，低內(nèi)阻的超級電容開始向并聯(lián)的高內(nèi)阻超級電容放電，這樣電容兩端的電壓下降就會比較快，給人的印象是電容具有比較大的自放電，必須注意的是：當(dāng)電容容量越大，電容被充滿所需的時間就會越長。

電容串聯(lián)

單體超級電容器的電壓一般為2.5V或者2.7V，在許多應(yīng)用中，需要比較高的電壓，這樣可以使用串聯(lián)的方法來提高電容的電壓，必須注意，在串聯(lián)應(yīng)用中，每一個單體的電容都不能超過其最大的耐壓，一旦長期過壓，將導(dǎo)致電容電解液分解、氣體產(chǎn)生、內(nèi)阻增加以及電容壽命縮短。

在放電或者充電時，電容容量的差異或者穩(wěn)定狀態(tài)下漏電流的差異，都將導(dǎo)致串聯(lián)電容分壓不平衡。在充電時，串聯(lián)的電容將進(jìn)行分壓，這樣高容量的電容將承受更大的電壓壓力。比如，如果兩個1F的電容進(jìn)行串聯(lián)，一只是+20%容量偏差，另一只是-20%容量偏差，電容分壓如下：

Vcap1=Vsupply×［Ccap1/（Ccap1+Ccap2）］

其中Vcap1是+20%容量偏差的電容如果充電電壓是5V

Vcap1=5V×［1.2/（1.2+0.8）］=3V

從上式可以看出，如果需要避免分壓大于電容的峰值電壓3V，那么電容容量誤差必須在同一個趨勢范圍內(nèi)，比如同為+20%誤差或者同為-20%誤差。另外也可以用主動電壓平衡電路來彌補(bǔ)電容容量的不匹配造成的電壓不平衡。

被動電壓平衡

被動電壓平衡電路是采用與電容并聯(lián)的電阻進(jìn)行分壓，這就允許電流從電壓比較高的電容向電壓比較低的電容流動，通過這種方式進(jìn)行電壓平衡。選擇電阻的阻值是非常重要的，通常要使電阻允許的電流大于電容預(yù)期的漏電流。需要記住的是，漏電流在溫度升高的時候通常會增大。

被動平衡電路只有在不頻繁對電容進(jìn)行充放電的應(yīng)用中使用，同時能夠容忍平衡電阻引起的額外電流，建議選擇平衡電阻阻值時，使平衡電阻的電流大于電容漏電流50倍以上，（平衡電阻值為3.3KΩ-22KΩ，取決于電容的最高操作溫度），雖然大多數(shù)平衡電路都采用比較高的平衡電阻，但當(dāng)串聯(lián)的電容非常不匹配時，保護(hù)是不夠充分的。

主動電壓平衡

主動平衡電路強(qiáng)迫串聯(lián)節(jié)點的電壓與參考電壓相一致，不管電壓有多么的不平衡，同時在確保精確的電壓平衡時，主動平衡電路在穩(wěn)定狀態(tài)下只有非常低的電流，只有當(dāng)電壓超出平衡范圍時，才會產(chǎn)生比較大的電流，這些特性使主動平衡電路非常適合于需要頻繁充放電的場合。

反極性保護(hù)

當(dāng)串聯(lián)使用的超級電容器被快速充電時，低容量的電壓有可能變成反極性，這是不允許的，同時會降低電容的使用壽命，一個簡單的解決辦法就是在電容的兩端并聯(lián)一個二極管，正常情況下，它們是反壓不導(dǎo)通的。使用一個合適的齊納穩(wěn)壓二極管替換標(biāo)準(zhǔn)的二極管，能夠同時對電容過壓進(jìn)行保護(hù)。需要注意，二極管必須能夠承受電源的峰值電流。

脈動電流

雖然超級電容器具有比較低的內(nèi)阻，對相對于電解電容而言，它的內(nèi)阻還是比較大，當(dāng)應(yīng)用于脈動電流場合下，容易引起電容內(nèi)部發(fā)熱。從而導(dǎo)致電容內(nèi)部電解液分解、內(nèi)阻增加，并引起電容壽命縮短。為了保證電容的使用壽命，在應(yīng)用于脈動場合時，最好保證電容表面的溫度上升不超過5℃。

超級電容器的優(yōu)勢

1、體積小，儲電量大，適用范圍廣。

超級電容設(shè)計的非常緊湊，因此通常體積都非常小，一般僅為郵票大小，但小身材有大能量，儲電量十分驚人。

2、使用壽命長。

超級電容的放電速度很慢，并且可以反復(fù)循環(huán)利用多達(dá)十萬次以上，因此使用壽命極長，當(dāng)用于一些終端產(chǎn)品中時，超級電容可以為產(chǎn)品的整個生命周期供電。此外，燃料電池或高能量電池如果與超級電容結(jié)合，也能提高功率和延長使用壽命。

3、充電速度快。

超級電容器擁有極速充電功能，十分鐘左右即可充電至短路容量的90%;。

4、供電效能強(qiáng)。

超級電容器能夠在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量電能且支持能量循壞，能量高達(dá)普通電池的五倍以上。

5、綠色環(huán)保。

由于超級電容器生產(chǎn)所需的原材料為天然無污染材料，對自然環(huán)境非常友好，因此即使是制作過程中產(chǎn)生的垃圾廢物也是安全無害的。