<p>1. 1 超级电容的原理</p>
<p>超级电容中没有类似陶瓷电容器和电解电容器的电介质。而是利用固体（电极）和液体（电解液）的界面形 成的电气双层来代替电介质。容量的大小与在界面形成的电气双层成正比。因此电极通过利用比表面积的大活性 炭来实现大容量。基本构造是通过电解液填满相互对立的正负电极构造（图 1)。 超级电容利用电解液中离子对电极表面的吸附·脱离来充放电。</p>
<p><img alt="图 1 超级电容（EDLC）的原理" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6083bb5a-1504-4007-8ef8-90e3fd802b52" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%201%20%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9%EF%BC%88EDLC%EF%BC%89%E7%9A%84%E5%8E%9F%E7%90%86_1.JPG" /></p>
<p>在相向而行的电极上施加使电解液不发生电 气分解程度的电压，电解液中的离子受电极表面吸附，储存对像是与之相对的电荷（电子和空孔）。将这种离子 和电子/离子和空孔相对排列的状态称为超级电容。离子通过储存的电荷放电从超级电容脱离。（图 2） </p>
<p><img alt="图 2 超级电容的充放电" data-entity-type="file" data-entity-uuid="53bff926-6e4e-4dbb-9ea8-81b3dbbd3a71" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%202%20%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9%E7%9A%84%E5%85%85%E6%94%BE%E7%94%B5_0.JPG" /></p>
<p>1.2. 村田超级电容的构造 </p>
<p>一般来说，超级电容由正极电极、负极电极、电解液（以及电解质盐），和防止由于接触与之反向的电极造成 短路的分离器构成。电极由集电体上涂抹活性炭粉末构成（图 1）。</p>
<p>村田的超级电容构造如图 3、图 4、图 5 所示。封装可用铝制薄膜。铝能够保护内部构造（多层电极和电介 质等）免受湿气等外部环境的影响。此外，为防止短路，铝制薄膜内外部都用绝缘树脂层涂抹。 </p>
<p>此外，内部的树脂涂抹层还兼具密封封装的作用。超级电容通过热密封处理密封四个角，也可通过同样的处 理密封引出电极。</p>
<p>村田的超级电容是 1 个封装里安装 2 个电极多层体构造，绝缘体间隔膜放置于 2 个多层体之间。电极片由集电体 和活性炭层构成，活性炭被涂抹在集电体上。电极片通过和分离器相互叠层来进行物理的·电极的分离。（图 5） </p>
<p><img alt="图 3 村田的超级电容构造（纵向横截面）" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b7e2f7fe-26a7-44a7-bdc5-0a37fc643443" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%203%20%E6%9D%91%E7%94%B0%E7%9A%84%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9%E6%9E%84%E9%80%A0%EF%BC%88%E7%BA%B5%E5%90%91%E6%A8%AA%E6%88%AA%E9%9D%A2%EF%BC%89.JPG" /></p>
<p><img alt="图 4 村田的超级电容构造（横向横截面）" data-entity-type="file" data-entity-uuid="eeea510a-3484-4664-bc9d-bf3401fd80d9" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%204%20%E6%9D%91%E7%94%B0%E7%9A%84%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9%E6%9E%84%E9%80%A0%EF%BC%88%E6%A8%AA%E5%90%91%E6%A8%AA%E6%88%AA%E9%9D%A2%EF%BC%89.JPG" /></p>
<p><img alt="图 5 村田的超级电容的构造（电极多层体）" data-entity-type="file" data-entity-uuid="808656f9-8112-4de4-bd87-1b719a027b2d" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%205%20%E6%9D%91%E7%94%B0%E7%9A%84%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9%E7%9A%84%E6%9E%84%E9%80%A0%EF%BC%88%E7%94%B5%E6%9E%81%E5%A4%9A%E5%B1%82%E4%BD%93%EF%BC%89.JPG" /></p>
<p>1.3. 超级电容的等价电路 </p>
<p>一般电容由电容（C）、并列阻抗（Rs）、绝缘阻抗（Ri）的组合表示。村田的超级电容 1 个封装中有 2 个串联 连接的 2 个单位电池（单位电容）组成，可以用图 6 所示的简单等价电路表示。2 个单位电池组成的简单等价电 路可以用如图 7 所示更加简单的等价电路表示。此时，总容量值是单位电池容量值的 1/2，ESR 是其 2 倍。</p>
<p><img alt="图 6 1 个封装中有 2 个单位电池组成的村田超级电容" data-entity-type="file" data-entity-uuid="3b95b8e0-c9f9-4b01-8209-6c8e339e06a3" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%206%201%20%E4%B8%AA%E5%B0%81%E8%A3%85%E4%B8%AD%E6%9C%89%202%20%E4%B8%AA%E5%8D%95%E4%BD%8D%E7%94%B5%E6%B1%A0%E7%BB%84%E6%88%90%E7%9A%84%E6%9D%91%E7%94%B0%E8%B6%85%E7%BA%A7%E7%94%B5%E5%AE%B9.JPG" /></p>
<p><img alt="图 7 简单等价电路" data-entity-type="file" data-entity-uuid="ccd8f7f7-34c0-48c6-a53c-3cc3f83cc190" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%207%20%E7%AE%80%E5%8D%95%E7%AD%89%E4%BB%B7%E7%94%B5%E8%B7%AF.JPG" /></p>
<p>但是这个简单等价电路并不一定反映实际超级电容的电气特性。这与活性炭电极表面有许多各种各样的孔有 关。如 1.1 项（图 2）所示，活性炭表面通过吸附离子储存电荷。离子在浅的孔内容易迅速移动，在深的孔内受 物理阻抗影响无法迅速移动。也就是说浅的孔能够迅速充放电，深的孔充放电需要花费大量时间（图 8）。因此， 详细等价电路如图 8 所示，由多个 C 和多个 R 构成。此外，深的孔内 C 和 R 的值都变高。 </p>
<p><img alt="图 8 详细等价电路" data-entity-type="file" data-entity-uuid="ec94ffe4-c1bc-4a84-996a-fb8bd8e0eeac" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%208%20%E8%AF%A6%E7%BB%86%E7%AD%89%E4%BB%B7%E7%94%B5%E8%B7%AF.JPG" /></p>
<p>未完待续，下篇将讲解村田超级电容的特征和优势。</p>