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超级电容(EDLC)技术指南连载(十一):超级电容的安全性

judy 提交于

<h3>村田超级电容的安全性</h3>

<p><strong>1.1. UL认证(UL810A)</strong></p>

<p>第4节中讲述的本公司所有的超级电容均获得了安全规格UL810A认证。</p>

<p><strong>1.2. 万一短路时</strong></p>

<p>超级电容即使在万一短路时,也不会发生液体泄漏、冒烟、起火、破裂。与电池不同,因为DMT/DMF系列内部能量仅为5~10J,非常小。这个能量相当于1g水的温度上升1~2°C。因此,即使发生短路,也几乎不会发热。</p>

<p>参考:以5.5V充电的DMF3Z5R5H474M3DTA0短路时,在极短的时间内流入120A的电流(图58)。最大电流与阻抗有关。</p>

<p><img alt="图58 外部发生短路时的模拟" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a3553d70-bd4f-4e58-b3c1-149a93ddb672" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE58%20%E5%A4%96%E9%83%A8%E5%8F%91%E7%94%9F%E7%9F%AD%E8%B7%AF%E6%97%B6%E7%9A%84%E6%A8%A1%E6%8B%9F.JPG" /></p>

<h3><a><span lang="JA">关于使用时的发热</span></a></h3>

<p><span>超级电容在充电时发热。但是超级电容的能量与电池相比很低,所以发热量也极低,多数情况下不会发生问题。但是在高输出且高频使用时需要注意。</span></p>

<p><span>发热量与超级电容充放电时的能量消耗量有关。超级电容的能量与电池相比很低,例如,</span>4V 3,000 mAh<span>的电池有</span>40 kJ<span>的能量,而</span>DMF3Z5R5H474M3DTA0 (5.5V 470mF) <span>和</span>DMT334R2S474M3DTA0 (4.2V 470mF)<span>约只有</span>4~7J<span>的能量</span>(E=1/2*CV2)。<span>因此,充放电时的能源发热量极低。大概预估村田超级电容有</span>1 J/K<span>的热容量。即使能量在一瞬间全部释放(短路时),温度上升也小于</span>10<span>℃。此外,这个温度增加是瞬间的,通过放热能够立即降下来。</span></p>

<p><span>但是,如果像高频一样反复充放电,超级电容的热量将会累积,温度将会上升。上升与充放电的电流值、频率、占空比有关,此外与发热和放热平衡也有关系(图</span>59<span>)。</span></p>

<p><span>图</span>60<span>是超级电容实际的发热例子。对</span>DMF4B5R5G105M3DTA0 (5.5V 1,000mF)<span>循环施加每秒</span>5A 30ms<span>的峰值电流时,温度逐渐上升,</span>300<span>秒后以</span>3<span>℃的上升收敛。这样的收敛也就意味着发热量和放热量相同。</span></p>

<p><img alt="图59 发热与放热" data-entity-type="file" data-entity-uuid="fae734ac-da4d-458f-a232-12ac7fe9db6b" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE59%20%E5%8F%91%E7%83%AD%E4%B8%8E%E6%94%BE%E7%83%AD.JPG" /></p>

<p>图59 发热与放热</p>

<p><img alt="图60 实际的发热事例" data-entity-type="file" data-entity-uuid="c3f05091-2a45-48a3-82f4-a13f81f8ca1c" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE60%20%E5%AE%9E%E9%99%85%E7%9A%84%E5%8F%91%E7%83%AD%E4%BA%8B%E4%BE%8B.JPG" /></p>

<p>图60 实际的发热事例</p>