雙層電容的工作原理和結構
發布日期：2022-11-04

雙層電容（EDLC）它是一種物理電池，在結構和工電池 原理上不同于鋰離子電池。

雙電層原理 將電導體浸入電解液中，電導體與電解液之間 會產生絕緣層。絕緣層是自然產生的，是的 施加電壓后，正負電荷排列在絕緣層兩側 形成電容器。由于絕緣層的內部分為兩層， 因此，它被稱為雙電層。雙電層同時產生在正負極上 界面雙電層原理制造的電容器稱為雙電層電容器。

雙層電容的工作原理：電極是串聯結構

無論是正極還是負極，雙層電容器都是一個 電容器。然而，由于電路上的串聯結構，兩極是由于 電極不能直接從電解質中獲得電荷。平行板電容 與絕緣體厚度成正比的原理 成反比。C ＝ εS/d （1） 式中，ε 介電常數；d 絕緣體厚度；S 極板面積。

基本結構-增加電容設計

雙層絕緣膜太薄，不能人為制造，不能人為制造 使雙層絕緣膜變薄。因此，只能增加極板 增加電容器的面積。(1)用表面積大的活性炭制作極化電極 活性炭具有較大的單位重量比表面積，可用于 制作極板(也用作除臭劑)?；钚蕴康拇硇栽鲜?椰子殼。椰子殼焚燒后，可以活性化生產 出活性炭。平均每克活性炭難以置信 2000m2 表 面積是實現雙電層電容器大容量的理想原料。電解液使用 PC或 ACN（乙腈） 等有機溶液比水溶性電解液更耐用 壓性能。 (2)隔膜起到防短路的作用 膜不同于電容器的絕緣體，只能防止正負極活動 性炭極板短路的作用主要是防止活性炭顆粒自由移動 移動到對面的極板形成短路，但電解質中的離子可以順利進行 暢通過。隔膜材料多為不溶于電解液的纖維素和無紡布， 有時還可以用紙。鋁、活性炭、紙張、電解液是制造電容器的唯一材料， 不需要稀有金屬。因此，原材料短缺和價格壟斷 影響小，環保。 雙電層電容器產品化結構

雙層電容的結構：形狀可分為兩種

雙層電容可分為層壓型和圓柱形型。將兩層涂有活性炭的鋁箔夾入隔膜中，卷成 圓柱形外殼中的圓柱形稱為圓柱形。 隔膜 - 疊層后制成的電極稱為疊層型(或扁平型)。

具有相同結構的正負極

與鋰離子電池不同，雙層電容器的正負結構 是一樣的。疊層型的優點是可以從各層電極引線到電容器 集電極的部分電阻較小。圓柱形也可以增加 連接到鋁端子的連接線數量減少了電阻，但這會增加 這取決于電容器的規格和設計理念。

釋放內部高壓氣體

雙層電容是無化學反應的物理電池，但 在高溫高壓環境下使用時，其內部殘留的雜質會與 電解液反應產生氣體（CO、CO2 等）。在過電壓或超過規格的高溫環境溫環境 在這種情況下，內部產生的氣體量增加，可能會導致外殼破裂。因此，每個電池都必須具有防爆結構。當然不會像 鋰離子電池內部有機電解液燃燒引起爆炸， 低風險。圓柱形電容器可承受高達 10 大氣壓內壓 力，疊層型只能接受 2 ～ 3 個大氣壓。因此，當內部產生氣體時，使用排氣閥進行分層 當壓力超過一定值時，當內部壓力下降時，氣體會自動排出 關閉，保持內壓高于外壓。由于這種機制， 即使長期使用也不會破裂。當內部壓力高于一定值時，圓筒型多采用防爆閥， 以多種方式打開防爆閥。如果使用超過額定值，防止 此時電容器無法使用爆閥將打開。此外，防止電解液泄漏也很重要。為了避 免除上述異常情況，以后需要介紹 CMS （Capacitor Management System）等待控制電路保護 保護協調。