一、簡介

近年來，除了多層陶瓷電容器之外，村田制作所還推出了新型電容器，以便為更多應(yīng)用提供解決方案。兩個特定產(chǎn)品是其聚合物鋁電解電容器，它是在前一篇文章中介紹的，以及超級電容器（也稱為EDLC，電氣雙層電容器，用于學(xué)術(shù)用語），我們在此介紹。

在第1部分中，我們將介紹我們的超級電容器，描述它們的結(jié)構(gòu)和特性，并注意它們與其他電容器和電池的比較。

二、什么是超級電容？

2-1。超級電容器的結(jié)構(gòu)

與陶瓷電容器或電解電容器不同，超級電容器（EDLC）不具有電介質(zhì)。相反，它使用在固體（電極）和液體（電解質(zhì)）的界面處形成的“雙電層”。

圖1表示超級電容器的結(jié)構(gòu)。典型的超級電容器由電極和電解質(zhì)（包括電解質(zhì)鹽）和隔板（以防止正極和負(fù)極之間的接觸）組成。電極位于集電器上并涂有活性炭粉末。

在活性炭粉末與電解質(zhì)接觸的每個界面處形成雙電層。當(dāng)對超級電容器充電時，正電極側(cè)的負(fù)離子和空位以及負(fù)電極側(cè)的正離子和電子布置在界面上。這種離子和電子的排列狀態(tài)（空位）稱為“雙電層”。

因為該層是由離子的物理運動形成的，所以不存在與電池一樣的化學(xué)反應(yīng)。這使超級電容器具有優(yōu)異的充放電循環(huán)壽命。在電極上使用活性炭的原因是增加其表面積。活性炭表面上的非常細(xì)的孔大大增加了電極的表面積。由于表面積越大，可以存儲的電荷越大，超級電容器能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的電容。

圖1.超級電容器（EDLC）的結(jié)構(gòu)

超級電容器有多種基本形狀和結(jié)構(gòu)，如圖2所示。我們的超級電容器是層壓型。下面我們將解釋這與其他形狀的比較。

圖2.超級電容器形狀

2-2。村田超級電容器的特點

2-2（1）。我們的超級電容器的主要特點

小巧纖薄的封裝（從LWT開始：14.0mm×21.0mm×3.2mm）低ESR！高功率，高電容（DMF系列示例：45mΩ，5V，470mF）與電池和傳統(tǒng)超級電容器相比，可實現(xiàn)高電流，高功率輸入和輸出。

優(yōu)異的充放電循環(huán)壽命

如2-1中所述，由于充電/放電機構(gòu)不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此可以充電和放電超過100,000次。

高可靠性

由于我們出色的封裝密封和電化學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化，與其他超級電容器相比，性能降低很少。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱2-2（3）。

2-2（2）。與其他電容器和電池的比較

圖3描述了超級電容器與其他電容器技術(shù)的比較，橫軸表示電容，縱軸表示額定電壓。陶瓷電容器支持多種電壓，但電容最多為幾百μF。另一方面，與其他電容器技術(shù)相比，我們的超級電容器具有非常高的電容，范圍從數(shù)百mF到超過1F。

圖3.與超級電容器（EDLC）比較的村田電容器技術(shù)的電容和電壓。

接下來，我們將描述超級電容器與電解電容器和電池相比的能量和功率。在圖4中，橫軸上的能量密度表示可以存儲多少電荷，縱軸上的功率密度表示可以瞬間釋放多少電量。

電池可以存儲大量電量，但瞬間釋放的電量很小。相反，電解電容器可瞬間釋放大電荷，但可存儲的電荷很小。我們的超級電容器的性能介于兩者之間。也就是說，與其他電容器相比，它們的能量較高，而與電池相比，它們的功率較高。

圖4.功率密度和能量密度的比較

2-2（3）。與其他超級電容器的比較

有各種類型的超級電容器，如2-1中所述和圖2所示。圖5比較了每種形狀的超級電容器的放電性能，垂直軸上的放電電流和水平軸上的放電時間。硬幣型電容器的特征在于長而緩慢的電流涓流。這是傳統(tǒng)的超級電容器。在層壓型中，大電流瞬間流動。我們的超級電容器就是這種類型。氣缸類型介于兩者之間。換句話說，我們的超級電容器非常適合同時需要大量功率的應(yīng)用。

圖5.各種超級電容器的放電性能比較

如前所述，我們的超級電容器具有高可靠性。通常，超級電容器遭受由外部濕氣引起的老化退化。發(fā)生的另一個問題是由于電解質(zhì)干燥導(dǎo)致的失敗。村田制作所的超級電容器解決了這些問題。由于水分從密封區(qū)域滲透到包裝內(nèi)部，村田制作所的超級電容器設(shè)計有較小的密封區(qū)域，以防止水分滲入（圖6）。

因此，與圓柱型超級電容器不同，它受到的水分損害很小。最小化的密封區(qū)域設(shè)計還用于防止導(dǎo)致干涸故障的電解質(zhì)蒸發(fā)。與傳統(tǒng)的超級電容器相比，這提供了非常高的可靠性。

圖6.圓柱型超級電容器和Murata超級電容器的封裝和可靠性比較

    三.總結(jié)

我們的超級電容器采用小巧纖薄的封裝，可提供高功率和高能量。它們非常可靠，可用于各種應(yīng)用。