超級(jí)電容器有哪些參數(shù)？
超級(jí)電容器是一種通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件，可作為一種
介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，且儲(chǔ)能過程是可逆的，可
以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。其突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命
長(zhǎng)、工作溫度范圍寬，是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量zui大的一
種。本文著重討論超級(jí)電容選型和應(yīng)用時(shí)需要了解的一些關(guān)鍵參數(shù)。 
 

電壓 Voltage 
超級(jí)電容器具有一個(gè)推薦的工作電壓或者*工作電壓，這個(gè)值是根據(jù)電
容在zui高設(shè)定溫度下zui長(zhǎng)工作時(shí)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(zhǎng)的時(shí)間，電容內(nèi)部的電解液將會(huì)分解形成氣
體，當(dāng)氣體的壓力逐漸增強(qiáng)時(shí)，電容的安全孔將會(huì)破裂或者沖破。短時(shí)間的過
壓對(duì)電容而言是可以容忍的。 
 

極性 Polarity 
超級(jí)電容器采用對(duì)稱電極設(shè)計(jì)，也就說，他們具有類似的結(jié)構(gòu)。當(dāng)電容首
次裝配時(shí)，每一個(gè)電極都可以被當(dāng)成正極或者負(fù)極，一旦電容被*次 *從
滿電時(shí)，電容就會(huì)變成有極性了，每一個(gè)超級(jí)電容器的外殼上都有一個(gè)負(fù)極的
標(biāo)志或者標(biāo)識(shí)。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(shí)變換極性是不推薦的。電容按照一個(gè)方向被充電的時(shí)間
越長(zhǎng)，它們的極性就變得越強(qiáng)，如果一個(gè)電容長(zhǎng)時(shí)間按照一個(gè)方向充電后變換
極性，那么電容的壽命將會(huì)被縮短。 
 

溫度 Ambient Temperature 
超級(jí)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(jí)電容器壽命的重要因素。通常情況下，超級(jí)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(jí)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(duì)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

器內(nèi)部的退化并影響超級(jí)電容器的壽命，在低溫下提高超級(jí)電容的工作電壓，
可有效地抵消超級(jí)電容低溫下內(nèi)阻的升高。在高溫情況下，電容內(nèi)阻會(huì)升高，
此變化是*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(shí)現(xiàn)象，因?yàn)榈蜏叵?，電解液是黏輖性升高，降低了離子的運(yùn)動(dòng)速度。 
 

放電 Disge Characteristics 
超級(jí)電容器放電時(shí)，會(huì)按照一條斜率曲線放電，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用明確了電容的
容量與內(nèi)阻要求后，zui重要的就是需要了解電阻及電容量對(duì)放電特性的影響。
在脈沖應(yīng)用中，電阻是zui重要的因素，在小電流應(yīng)用中，容量又是重要的因
素。計(jì)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(shí)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(jí)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(jí)
電容(C 值)。 
 

充電 Charge Methods 
超級(jí)電容器具有多種充電形式，比如恒流、恒功率、恒壓等?；蛘吲c電源
并列，比如電池、燃料電池、DC 變換器等。如果一個(gè)電容與一個(gè)電池并聯(lián)，那
么在電容回路中串聯(lián)一個(gè)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(huì)影響到電池的壽命。一只電容zui大的推薦充電電流計(jì)算公式如下: 
I=Vw/5R 
其中 I 是推薦的zui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(huì)引起電容發(fā)熱，過熱會(huì)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 Self Discharge and Leakage Current 
自放電與自漏電本質(zhì)上是一樣的，針對(duì)超級(jí)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(shí)

候，同時(shí)會(huì)有一個(gè)額外的附加電流，當(dāng)在充電是時(shí)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(shí)電容沒有連接負(fù)載，這個(gè)電流使電容處于放電
狀態(tài)，此時(shí)我們將此電流看成自放電電流。 
為了可靠地測(cè)量漏電流或者放電電流，電容必須被連續(xù)充電 72 小時(shí)以上，
這同樣是由電容的結(jié)構(gòu)決定的。超級(jí)電容是模型可以當(dāng)成幾只不同的內(nèi)阻的超
級(jí)電容的并聯(lián)，當(dāng)充電時(shí)，低內(nèi)阻的超級(jí)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(jí)電容還沒有被充滿，低
內(nèi)阻的超級(jí)電容開始向并聯(lián)的高內(nèi)阻超級(jí)電容放電，這樣電容兩端的電壓下降
就會(huì)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(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。

 
電容串聯(lián) Series Configurations of Super capacitors 
單體超級(jí)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(gè)單體的電容都不能超過其zui大的耐壓，一旦長(zhǎng)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(shí)，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(shí)，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(gè) 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(gè)趨勢(shì)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(dòng)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。 
超級(jí)電容器有哪些參數(shù)？ 

被動(dòng)電壓平衡 Passive Voltage Balancing 
被動(dòng)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(dòng)，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(shí)候通常會(huì)增大。 
被動(dòng)平衡電路只有在不頻繁對(duì)電容進(jìn)行充放電的應(yīng)用中使用，同時(shí)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(shí)，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zui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(shí)，保護(hù)是不夠充分的。 

主動(dòng)電壓平衡 Active Voltage Balancing 
主動(dòng)平衡電路強(qiáng)迫串聯(lián)節(jié)點(diǎn)的電壓與參考電壓相一致，不管電壓有多么的
不平衡，同時(shí)在確保的電壓平衡時(shí)，主動(dòng)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(shí)，才會(huì)產(chǎn)生比較大的電流，這些特性使
主動(dòng)平衡電路非常適合于需要頻繁充放電的場(chǎng)合。

 
反極性保護(hù) Reverse Voltage Protection 
當(dāng)串聯(lián)使用的超級(jí)電容器被快速充電時(shí)，低容量的電壓有可能變成反極
性，這是不允許的，同時(shí)會(huì)降低電容的使用壽命，一個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法就是在
電容的兩端并聯(lián)一個(gè)二極管，正常情況下，它們是反壓不導(dǎo)通的。使用一個(gè)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(shí)對(duì)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。 
 

超級(jí)電容器有哪些參數(shù)？ 

脈動(dòng)電流 Ripple Current 
雖然超級(jí)電容器具有比較低的內(nèi)阻，對(duì)相對(duì)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(dòng)電流場(chǎng)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(dòng)場(chǎng)合時(shí)，保證電容表面的溫度上升不超過 5℃。 
超級(jí)電容器具有比二次電池更長(zhǎng)的使用壽命，但它的使用壽命并不是無限
的，超級(jí)電容器基本失效的形式是電容內(nèi)阻的增加( ESR)與 (或) 電容容量的
降低.，電容實(shí)際的失效形式往往與用戶的應(yīng)用有關(guān)，長(zhǎng)期過溫(溫度)過壓 (電
壓)，或者頻繁大電流放電都會(huì)導(dǎo)致電容內(nèi)阻的增加或者容量的減小。在規(guī)定的
參數(shù)范圍內(nèi)使用超級(jí)電容器可以有效的延長(zhǎng)超級(jí)電容器的壽命。通常，超級(jí)電
容器具有于普通電解電容類似的結(jié)構(gòu)，都是在一個(gè)鋁殼內(nèi)密封了液體電解液，

若干年以后，電解液會(huì)逐漸干涸，這一點(diǎn)與普通電解電容一樣，這會(huì)導(dǎo)致電容

內(nèi)阻的增加，并使電容*失效。

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