超级电容器有多耐用?

电器工程 电容器 超级电容器
2022-01-15 07:23:54

假设我有一个使用超级电容器的设备。

超级电容器需要多长时间才能磨损到需要更换?

3个回答

概述

一般来说,电容器寿命(包括超级电容器)取决于三件事:

  1. 电解质寿命
  2. 电压降额
  3. 温度/功耗

如果您希望电容器持续较长时间,请限制施加的电压,使其保持冷却,并限制输出电流。所有这些都应该在电容器的数据表中。

电解质寿命

如果电容器是陶瓷或钽,则电解质是固体,电容器基本上不会变质。如果它是电解液,那么它含有会蒸发并最终导致盖子失效的液体。在电解双层超级电容器中,电解质是流体和活性炭的组合,因此它很容易蒸发。

电压降额

然而,更重要的是电容器的电压降额。如果电压在第一次使用时将盖子烧毁,您无需担心蒸发。电容器是一种精心构造的设备,它在大面积(折叠或卷成一个封装)上用一层薄薄的绝缘材料将两个导电薄膜隔开。减少分离,在相同的面积下你会得到更高的电容。这种薄的分离很容易受到高压的影响;这就是电容器具有特定电压最大值的原因,通常印在外壳上。在超级电容中,这个屏障通常只有纳米厚,并且电介质不会在这么短的距离上隔离高压。

在接近其最大电压时使用电容器会导致它比在较低电压下使用它更快地失效,这种权衡称为降额曲线。它应该可以从您的电容器制造商处获得。

温度/功耗

电容器受热的负面影响。它会导致电解液更快地蒸发,导致电介质变弱,并且会损坏电容器中的薄导电元件。应考虑环境热和自热效应。如果电容器非常迅速地放电,则箔和引线的小电阻与电流的平方相比将无关紧要。

每个电容器都有不同的特性。您应该查看电容器的数据表,以确定何时需要更换。

在某些条件下,电容器的特性会随着时间而改变。通常,(超级)电容器具有称为耐久性/负载寿命(以小时为单位)或生命周期(以周期为单位)的参数。您可以在数据表中找到的示例:

在 +85°C 下施加 5.5V DC 1000 小时后,电容器应满足以下限制:

  • 电容变化:初始测量值的±30%

  • 内阻:<初始规定值的4倍

因此,在上述情况下,您可以决定初始电容 ±30% 的变化是否仍然适合您的应用。如果不是,您应该在这些条件下运行 1000 小时后更换电容器。

一个非常好的参考here

http://www.digikey.co.nz/Web%20Export/Supplier%20Content/CooperBussmann_283/PDF/CooperBussmann_Guidelines_using_aerogel.pdf?redirected=1

其中包括评论:

  • PowerStor超级电容器的寿命比二次电池长,但它们的寿命不是无限的。超级电容器的基本寿命终止失效模式是等效串联电阻 (ESR) 增加和/或电容减少。实际的寿命终止标准取决于应用要求。长时间暴露于高温、高施加电压和过大电流会导致 ESR 增加和电容降低。降低这些参数将延长超级电容器的寿命。通常,圆柱形超级电容器具有与电解电容器类似的结构,在铝罐内装有液体电解质,并用橡胶塞密封。多年后,超级电容器会像电解电容器一样干涸,导致高 ESR 并最终报废。

这是来自上述参考的图表,其中包含一些关于各种效果的数字。 在此处输入图像描述

“钥匙”没有完全意义。电压对寿命的显着影响值得注意。


这个参考是关于超级电容老化的——不是很明显。
似乎是更广泛讨论的中心。
值得。


这里有一些相关的讨论