揭秘超级电容器的秘密

超级电容器可以存储比普通电容器更多的电能，但是有一些重要的区别，但是，这可能会使它们对您的下一个项目不那么可怕。

考虑一下您可能在系统中使用的电容器，以过滤掉不需要的噪声或存储少量电荷以备后用。这些设备在最简单的状态下，由一对分离的平行板组成，这些板可以容纳正电荷和负电荷，尽管实际情况往往更复杂一些。这些组件的额定值通常以法拉为单位，即存储一库仑电荷（注意 1 安培是 1 库仑/秒）的电容，其正负极之间的电位差为 1 伏。电容器的额定击穿电压也可以根据需要在几十到几百伏或更高之间变化。您通常会看到以微法拉 （μF） 或百万分之一法拉为单位的额定值，甚至是皮法 （pF）、万亿分之一法拉。

如果您对电子产品有经验，那么您希望对这些组件有一种健康的恐惧，因为它们可以保持一段时间的电荷——即使在电源关闭的情况下——如果处理不当也会给你带来震动或更糟。因此，通常可以在数法拉范围内找到的超级电容器似乎非常危险，因为这比您习惯看到的普通电容器高出几个数量级。奇怪的是，它们的体积仍然很小，通常类似于通常为小型电子设备甚至 LED 灯供电的良性纽扣电池。也许它们并不像您最初期望的那样可怕。

事实是，是的，超级电容器可以存储比普通电容器更多的电能，但是有一些重要的区别可能会让它们对你的下一个项目不那么可怕。事实上，你可以争辩说它们甚至不是一回事，但“超级电容器”这个词在 1970 年代 NEC 首次上市时可能听起来很酷。

首先，虽然电容器只是简单地分离的电荷，但超级电容器中实际上存在离子活动，使它们能够形成所谓的亥姆霍兹双层正电荷和负电荷。亥姆霍兹层非常薄，并且由于电容与该分离值成反比，这使超级电容器具有极高的额定电荷。相反，与传统电容器相比，超级电容器的充电和放电速度非常慢，因此不适合滤波应用，尽管它们仍然比电池快得多。

两者之间的第二个也是最可能最重要的区别是它们的潜在评级往往是个位数。因此，虽然“真正的”电容器在某些情况下可能会被充电至数百伏——很容易使未受保护的皮肤受到电击——但超级电容器通常会被充电至个位数的电压。然而，危险可能是，如果在没有任何电阻的情况下将超级电容器的两端连接起来，它可能会在短时间内释放大量电流，从而可能导致烧伤甚至火灾。当然，短路的电池也可能很危险，因此一般情况下不要使用这样的电源是一个很好的经验法则。

在考虑超级电容器时，还要考虑额定为 50V 和 2200μF （.0022F） 的普通电容器。这将提供存储 0.11 库仑电荷的容量（在 50V 时）。一个额定为 1F 和 5.5V 的超级电容器又可以存储 5.5 库仑的电荷。这是一个很大的区别——超级电容器可以存储 50 倍于正常“上限”的电荷。但是，如果两个电容都只能充电到 5.5V，传统电容只能充电 0.0121 库仑，而超级电容仍然可以存储 0.11 库仑。因此，超级电容器的电荷存储优势在低电压下被夸大了。

审核编辑：郭婷