今天小编要和大家分享的是法拉电容工作原理 法拉电容分类，接下来我将从法拉电容工作原理，法拉电容分类，法拉电容发展历史，法拉电容结构，法拉电容主要参数，法拉电容特点，法拉电容应用领域，法拉电容行业分析，法拉电容市场特点，法拉电容发展趋势，这几个方面来介绍。
法拉电容也是超级电容。超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,其容量可达几百至上千法拉，与传统电容器相比：它具有较大的容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比：它又具有较高的比功率，且对环境无污染，因此可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置。法拉电容器的容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。法拉电容器属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。
法拉电容工作原理
法拉电容是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到法拉电容的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在法拉电容的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，法拉电容为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着法拉电容放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出法拉电容的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。
法拉电容分类
法拉电容的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品。一、按原理分为双电层型法拉电容和赝电容型法拉电容：（1）双电层型法拉电容，包括1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的法拉电容电极。以上电极材料可以制成：1.平板型法拉电容，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Ecd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压法拉电容，可以达到300V以上的工作电压。2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。（2）赝电容型法拉电容：包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的法拉电容，导电聚合物材料包括ppY、pTH、pAni、pAS、pFpT等经p型或N型或p/N型掺杂制取电极，以此制备法拉电容。这一类型法拉电容具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。二、按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型：（1）水性电解质，包括以下几类1.酸性电解质，多采用36％的H2SO4水溶液作为电解质。2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。（2）有机电解质通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如pC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。三、另外还可以分为：1.液体电解质法拉电容，多数法拉电容电解质均为液态。2.固体电解质法拉电容，随着固态电解液的发展，应用于法拉电容的电解质也对凝胶电解质和pEO等固体电解质进行研究。到几百个串并联使用，组件电压从12VDC直到800VDC。
法拉电容发展历史
法拉电容最早出现，是在二十世纪六十年代后期，从单一的功能，发展到今天的多功能,将来就是法拉电容的天下。法拉电容这一个新兴行业，发达国家已有四十年的历史，在中国尽管起步较迟，也有二十年了。法拉电容制造行业，衍生了法拉电容后市场的改装行业，前者的兴盛，带来了后者的兴旺，相得益彰。二十年不平凡的发展历程，最初,从依赖进口商品开始做起，通过掌握技术，培养人才，资金积累的过程后，于结合、运用、创新中，走向了繁荣。二十世纪八十年中后期，改革开放进行得如火如荼，经济得到了发展，对新能源的需求在逐步的增多。最早的法拉电容销售，集中在为数不多的法拉电容配件店里。预测到法拉电容广阔的发展前景，很多法拉电容行业中人纷纷兼营或改行经营法拉电容，法拉电容店的概念，开始有了模糊的雏形。那时，很多行业处于方兴未艾的起步阶段，法拉电容产品在牌子，型号的选择上是非常有限的，主要的产品是较为低端的。现在，当时流行的几个品牌，在大浪淘沙中,只能留在回忆中了。中国经济持续高速发展，法拉电容的需求量迅速增长，法拉电容的发展也迎来了新的机遇。1992年，通过各种途径，国外品牌率先进入国内市场；在以质量、技术、功能、等卖点的支持下，随着法拉电容拥有量快速增长，带来了兴旺的销售与安装。2005年经营中与外界的交流，法拉电容行业在整体上得到了提高，专业法拉电容的经营模式广受推崇，专业店纷纷设立。2007年，各类法拉电容比赛如雨后春笋般涌现。国内需求的持续升温，为国外品牌带来了丰厚的利润，除了把产品扩张外，许多国外企业更把工厂设到了国内。经过多年的发展，以法拉电容相关产品，在技术、工艺、质量、功能等都有了较大的提高，开始向市场发起新一轮的冲击，销售于式微中渐有起色。
法拉电容结构
法拉电容主要由极化电极、集电极、电解液、隔膜、引线和封装材料几部分组成。电极材料、电解质的组成、隔膜质量以及电极制造技术对法拉电容的性能有决定性的影响。电极材料的性能决定其电容量的大小；电解质的分解电压决定法拉电容的工作电压，以水溶液为电解液的电容器工作电压只有lV左右，而有机电解液的可达3V左右。法拉电容的关键技术包括：（1）高比容量电极材料的制备技术；（2）高性能电解液的合成技术；（3）电容器的组装和封装技术。
法拉电容主要参数
1、标称电容量(CR)：电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下)；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF)；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。2、类别温度范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围，该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。3、额定电压(UR)：在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。4、损耗角正切(tanδ)：在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻。这个关系用下式来表达：tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大，以减少设备的失效性。5、电容器的温度特性：通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
法拉电容特点
（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”；（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90[%]；（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍；（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；（7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；（8）检测方便，剩余电量可直接读出；（9）容量范围通常0.1F--1000F。
法拉电容应用领域
根据放电量、放电时间、工作电压以及电容量大小，法拉电容可用作后备、替换和主电源三类，主要应用领域如下：（1）军事领域用于新一代激光武器、粒子束武器、微波武器、潜艇、导弹等大功率脉冲电源；航天飞行器、军用坦克和卡车等军事装备的启动电源上。（2）无线通讯领域GSM手机通讯脉冲电源，移动电脑、pDA、其它使用微处理器的便携式设备以及其它数据通讯设备的备用电源。（3）消费电子领域音响、视频和其它电子产品断电时须用记忆保持电路的产品；电子玩具；无线电话；电热水瓶；照相机闪光灯系统；助听器等。（4）工业领域智能水表、电表与气表，充磁机，电动工具，税控机。（5）交通运输领域主要应用于汽车、火车、船舶和码头等领域。如交通工具的启动设备，瞬间提供大电流，以及与电池配合使用组成混合动力车和开发纯电容交通车，提供动力驱动电源。应用于汽车零部件领域，如音响、电动座椅、空调、转向和制动等。应用于码头的集装箱起重机等领域。（6）特殊要求的智能设备或电路设计领域。（7）其它应用领域，如太阳能光伏产品储能器件等。
法拉电容行业分析
法拉电容产品获得投资关注虽然不久，但由于它具有特殊的优点，已在许多领域中获得了应用，其前景可以认为是非常广阔。2010年上海世博会中稳定运营的36辆超级电容客车更是吸引了众多观光者的眼球。超级电容车一旦展开普及，市场会大的超出想象。基于中国消费电子近年来的惊人增长表现，预计今后几年内，我国纽扣型法拉电容有望保持30[%]以上的平均增长率，卷绕型和大型法拉电容则有可能保持50[%]以上的平均增长率。到2013年，我国法拉电容的整体产业规模有望达到79亿元。依照美国国家能源局的数据预测，法拉电容在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元。其中，在电动汽车/新能源汽车领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元；在消费电子领域的市场规模有望在2013年达到30亿美元；在工业(风力发电,轨道交通,重型机械等)领域的市场规模有望咋2013年达到40亿美元。
法拉电容市场特点
（一）全球超级电容器市场类型的多样化在世界市场上，出现了三种类型的国家，即发达市场经济国家、发展中国家或地区和社会主义国家。在超级电容器国际贸易中，发达市场经济国家约点70[%]左右，发展中国家或地区约占20[%]，而社会主义国家和原苏联、东欧国家约占10[%]左右。（二）超级电容器国际贸易方式多样化出现了一些新贸易形式，主要有：补偿贸易、对外加工装配贸易、租赁贸易等。（三）超级电容器商品结构发生了重大变化（四）超级电容器市场上的垄断与竞争更为剧烈超级电容器市场由卖方转向买方市场，垄断进一步加强，使得市场上的竞争更为激烈。为了争夺市场，采取了各种各样的方式：1、组织经济贸易集团控制市场。2、通过跨国公司打进他国市场。3、国家积极参与世界市场的争夺。4、从价格竞争转向非价格竞争。非价格竞争的手段和方法主要包括提高产品质量、性能、改进产品设计、做好售前售后服务等。5、开拓新市场，使市场多元化。
法拉电容发展趋势
由于目前的法拉电容自放电率都很高,这无疑限制了法拉电容像传统电池一样长时间稳定储能。而真正用于稳定储能的超级电容电池正处于技术即将突破的阶段,预计在未来5至10年将进入爆发式增长期,美、日、韩、中等锂离子电池与法拉电容产业发达国家必将展开激烈的技术与市场竞争。在我国还处于概念阶段,没有技术上的突破,更没有形成产业化,现在启动法拉电容电池的研发正逢其时。麻省理工学院的计算机电子工程师JoelSchindall表示，在未来几年内，超级电容的能量储存能力将出现质的飞跃。目前的超级电容产品放电速度是传统电池的10倍，而能量储存能力在体积相同的条件下则只有后者的5[%]。他表示：”超级电容在某些经常进行充放电操作的场合用途甚大，比如在制动能回收式刹车系统中(就是CCAV五套F1节目里主持人整天唠叨的什么科尔斯系统)，这种电容就很好用。当然目前这种产品还无法大规模取代电池。过去五年内，Schindall带领的研究小组一直在研究将超级电容中的储能元件--多孔活性炭材料，替换为另一种碳纳米管材料+导电基体的储能元件。今年初他们还为此成立了FastCap公司，以便把有关的研究结果商业化。Schindall表示超级电容产品的储能能力最终将达到电池的25[%]左右。而目前麻省理工学院研制出来的纳米材料，储能能力已经达到活性炭材料两倍的水平。而未来几个月内，他所领导的研究团队还将展示一种储能能力为活性炭5倍的产品。
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