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影响超级电容器寿命的因素有哪些(图文)

时间:2019-01-01 22:17:50来源:网络 作者:电子爱好者 点击:
超级电容器的高能量密度、长寿命(常温下10年,高于蓄电池)、极长的充放电循环寿命(50~100万次,远高于蓄电池)、高能量密等优异性能而得到越来越多地应用。然而,在实际应用中可能会出现明

超级电容器的高能量密度、长寿命(常温下10年,高于蓄电池)、极长的充放电循环寿命(50~100万次,远高于蓄电池)、高能量密等优异性能而得到越来越多地应用。然而,在实际应用中可能会出现明显低于datasheet给出的数据。特别是超级电容器串联后组成电容器模块后,会由于超级电容器各单体在应用后会出现参数发散的现象。从而加速了电容量落后的单体电容量的衰减,最终造成超级电容器模块的寿命缩短。因此在实际应用时需要清楚影响超级电容器的各种因素,并采取措施来避免不利于超级电容器寿命的因素出现。
  影响超级电容器的因素主要有:高温环境;施加电压、均压电路的俊雅特性等。


  1.高温环境对超级电容器寿命的影响

  首先看常温寿命,超级电容器制造商在超级电容器的datasheet中均标出室温下为10年。如果按电解电容器的温度与寿命关系“10度法则”就会推算出在最高工作温度(65Ω)下的寿命为5475小时,或7.6月和228天。
  然而在实际应用中,超级电容器的高温寿命远比推算的结果短得多。因此需要分析其原因。通过仔细对datasheet分析,会在其中游的超级电容器制造商给出了高温寿命,而且不同的超级电容器制造商在其datasheet中给出的高温寿命是不同的。如某超级电容器制造商给出的超级电容器高温寿命为1500小时,而有的超级电容器制造商则给出1000小时的高温寿命。
  高温寿命不同的原因是制造水平和封装形式有关,图1为不同超级电容器制造商的封装形式。 
  图中左1、左2是普通电解电容器的封装形式,成本相对低,但是这种封装方式的高温寿命大约为1000小时(图1中左1超级电容器制造商的datasheet中给出的是1000小时),采用图1的左3封装形式则给出的高温寿命为1500小时。
  如果常温下均为10年,则普通电解电容器封装形式的常温/高温寿命比值为87.6倍,对应的寿命减半的温度差ΔT为:

  公式(1)表明采用普通电解电容器封装形式的超级电容器的寿命减半的温度差大约为6.2℃。这样,对应在环境温度为50℃时对应的温度差为15℃,为6.18℃的2.43倍,即多出来2的1.43倍,对应的实际寿命约为:

  即2694小时。而不是按10℃法则得到的11000小时左右。
  图1左3的封装形式的常温/高温寿命比值为58.4倍,对应的寿命减半的温度差ΔT为:

  公式(3)表明采用图1左3封装形式的超级电容器的寿命减半的温度差大约为5.87℃。这样,对应在环境温度为50℃时对应的温度差为15℃,为5.87℃的2.56倍,即多出来2的1.56倍,对应的实际寿命约为:

  即4433.8小时。很显然,公式(4)得结果是公式(2)的1.64倍。这样,在环境温度为50℃的条件下,普通电解电容器封装形式的价格是图1左3封装形式价格的61%才能达到经济平衡点。在选择超级电容器品牌与规格时需要考虑超级电容器的高温寿命。

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