超級電容的基礎(chǔ)——何為超級電容？（村田西南）

超級電容的基礎(chǔ)——何為超級電容？（村田西南）

1．前言

近年來，村田制作所開始了在多層陶瓷電容器上追加新品種的電容器事業(yè)，提供面向更多用途的解決方案。具體的商品有前面介紹過的聚合物鋁電解電容器以及本次將要為大家介紹的超級電容。

在前編中將要給大家介紹敝公司的超級電容的構(gòu)造，特征以及與其他電容器等的比較。

2．何為超級電容？

2-1 超級電容的構(gòu)造

超級電容（EDLC：雙電層電容器）是指像陶瓷電容器和電解電容器一樣沒有電介質(zhì)的電容器。取而代之的是，它使用的是固體（電極）和液體（電解液）在界面上形成的電氣雙層（雙電層）的狀態(tài)來取代了電介質(zhì)。

圖1是超級電容的構(gòu)造圖。一般來說，超級電容是有電極和電解液（含有電解質(zhì)鹽）以及分離器（防止正電極和負電極的接觸）構(gòu)成的。電極的構(gòu)造是在集電氣上涂有活性炭粉末。電氣雙層是每個活性炭粉和電解液接觸形成的界面。給超級電容充電的話，正極是負離子和空孔，負極是負離子和電子夾著界面排列。該離子和電子（空孔）排列的狀態(tài)被稱為電氣雙層。這是通過離子的物理移動而形成的，因此不會伴有電池那樣的化學(xué)反應(yīng)。因此超級電容充放電循環(huán)特性優(yōu)越。電極中使用了活性炭是導(dǎo)致電極表面積擴大的原因。活性炭表面有細小的孔，因此表面積增大。而表面積越大就越能更多的蓄電，因此超級電容實現(xiàn)了非常高的靜電容量。

此外，一言以蔽之通過其形狀和構(gòu)造圖也可以得出圖2的結(jié)論。這就是敝公司的超級電容的層壓型。與其他形狀的對比之后再贅述。

2-2 村田制作所超級電容的優(yōu)勢

2-2 (1) 敝公司的超級電容的主要優(yōu)勢

小型超薄的封裝 (LWT:14.0mm×21.0mm×3.2mm～)

低ESR��！輸出電壓高，靜電容量高 (DMF系列例:45mΩ、5 5V、470mF)

與電池和一般的超級電容相比，可達到大電流和高輸出的輸入輸出。

詳細請參考2-2 (2)、(3)。

優(yōu)化了的充放電循環(huán)壽命

2-1中已經(jīng)說明過的，因為沒有伴隨著化學(xué)反應(yīng)的充放電構(gòu)造，可實現(xiàn)10萬此以上的充放電。

適用于高可靠性

高機密性的封裝和電氣化學(xué)系統(tǒng)，與其他的超級電容相比它嚴格地控制了特性劣化的可能性。詳情參考2-2 (3)。

2-2 (2) 與其他電容器和電池的比較

圖3橫軸表示靜電容量，縱軸表示額定電壓。與其他電容器相比時超級電容的定位就顯現(xiàn)出來了。陶瓷電容器對應(yīng)了范圍較大的電壓，電容最大達到了數(shù)百μF。針對這種情況，敝公司的超級電容的容量達到了從數(shù)百mF到1F，比其他電容器的容量要高。

其次，與電解電容器和電池做比較，來說明超級電容的能量和功率。圖4中，橫軸表示能量密度存儲多少電荷，縱軸表示功率密度瞬間能釋放多大的電。電池能蓄很多電，但是瞬間釋放的電就很少。而相反的電解電容瞬間放電很多但是蓄電能力很小。敝公司的超級電容則兼顧了這兩種性能。也就是與其他電容器相比具有高能量，而與電池相比具有大功率。

2-2 (3) 與其他超級電容的比較

正如2-1中提到的，超級電容中有圖2所示的各種形狀的產(chǎn)品。

圖5縱軸是釋放的電流與橫軸放電時間、各形狀的超級電容的放電特性的比較。硬幣型的電流少因此放電時間長。這就是一般的超級電容。層壓型的電流大，電流瞬間流過。敝公司的超級電容也滿足了這點。氣缸型是中間的那個。也就是說，敝公司的超級電容適用于需要瞬間大功率的產(chǎn)品。

而且，正如前述所說敝公司的超級電容具有高可靠性。一般來說，超級電容會發(fā)生由于外部滲入水分導(dǎo)致的老化變質(zhì)。此外，還會引起電解液干涸的不良狀況。村田制作所的超級電容改善了此類狀況。水分會從封止部分向包裝的內(nèi)部浸入。村田制作所的超級電容為了防止水分浸入在封止部分進行了小設(shè)計（圖6）。因此，與受到水分較大影響的圓柱型電氣雙層不同的是，控制了水分帶來的損害。這個小設(shè)計的封止部分，還承擔(dān)著防止由于電解液蒸發(fā)導(dǎo)致的干涸不良的作用。因此，實現(xiàn)了與一般的超級電容相比更高可靠性的特征。

3．結(jié)語

敝公司的超級電容不僅實現(xiàn)了小型薄型化，還實現(xiàn)了高功率、高能量化�？煽啃愿�，可供在廣泛用途中使用。產(chǎn)品的詳細介紹和使用方法請參考產(chǎn)品主頁。技術(shù)和應(yīng)用說明中有更加詳細的情報可供閱覽。并且，超級電容的基礎(chǔ)（后編）中關(guān)于使用方法和用途的介紹也即將公開。擔(dān)當(dāng)：株式會社村田制作所 高功能功率元件產(chǎn)品部