双层电容的工作原理和结构
发布日期：2022-11-04

双层电容（EDLC）它是一种物理电池，在结构和工电池 原理上不同于锂离子电池。

双电层原理 将电导体浸入电解液中，电导体与电解液之间 会产生绝缘层。绝缘层是自然产生的，是的 施加电压后，正负电荷排列在绝缘层两侧 形成电容器。由于绝缘层的内部分为两层， 因此，它被称为双电层。双电层同时产生在正负极上 界面双电层原理制造的电容器称为双电层电容器。

双层电容的工作原理：电极是串联结构

无论是正极还是负极，双层电容器都是一个 电容器。然而，由于电路上的串联结构，两极是由于 电极不能直接从电解质中获得电荷。平行板电容 与绝缘体厚度成正比的原理 成反比。C ＝ εS/d （1） 式中，ε 介电常数；d 绝缘体厚度；S 极板面积。

基本结构-增加电容设计

双层绝缘膜太薄，不能人为制造，不能人为制造 使双层绝缘膜变薄。因此，只能增加极板 增加电容器的面积。(1)用表面积大的活性炭制作极化电极 活性炭具有较大的单位重量比表面积，可用于 制作极板(也用作除臭剂)。活性炭的代表性原料是 椰子壳。椰子壳焚烧后，可以活性化生产 出活性炭。平均每克活性炭难以置信 2000m2 表 面积是实现双电层电容器大容量的理想原料。电解液使用 PC或 ACN（乙腈） 等有机溶液比水溶性电解液更耐用 压性能。 (2)隔膜起到防短路的作用 膜不同于电容器的绝缘体，只能防止正负极活动 性炭极板短路的作用主要是防止活性炭颗粒自由移动 移动到对面的极板形成短路，但电解质中的离子可以顺利进行 畅通过。隔膜材料多为不溶于电解液的纤维素和无纺布， 有时还可以用纸。铝、活性炭、纸张、电解液是制造电容器的唯一材料， 不需要稀有金属。因此，原材料短缺和价格垄断 影响小，环保。 双电层电容器产品化结构

双层电容的结构：形状可分为两种

双层电容可分为层压型和圆柱形型。将两层涂有活性炭的铝箔夹入隔膜中，卷成 圆柱形外壳中的圆柱形称为圆柱形。 隔膜 - 叠层后制成的电极称为叠层型(或扁平型)。

具有相同结构的正负极

与锂离子电池不同，双层电容器的正负结构 是一样的。叠层型的优点是可以从各层电极引线到电容器 集电极的部分电阻较小。圆柱形也可以增加 连接到铝端子的连接线数量减少了电阻，但这会增加 这取决于电容器的规格和设计理念。

释放内部高压气体

双层电容是无化学反应的物理电池，但 在高温高压环境下使用时，其内部残留的杂质会与 电解液反应产生气体（CO、CO2 等）。在过电压或超过规格的高温环境温环境 在这种情况下，内部产生的气体量增加，可能会导致外壳破裂。因此，每个电池都必须具有防爆结构。当然不会像 锂离子电池内部有机电解液燃烧引起爆炸， 低风险。圆柱形电容器可承受高达 10 大气压内压 力，叠层型只能接受 2 ～ 3 个大气压。因此，当内部产生气体时，使用排气阀进行分层 当压力超过一定值时，当内部压力下降时，气体会自动排出 关闭，保持内压高于外压。由于这种机制， 即使长期使用也不会破裂。当内部压力高于一定值时，圆筒型多采用防爆阀， 以多种方式打开防爆阀。如果使用超过额定值，防止 此时电容器无法使用爆阀将打开。此外，防止电解液泄漏也很重要。为了避 免除上述异常情况，以后需要介绍 CMS （Capacitor Management System）等待控制电路保护 保护协调。