电容电池原理

电容电池又叫黄金电容、法拉电容，它通过极化电解质来储能，属于双电层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，正因为此 电容器可以反复充放电数十万次。 电容一般使用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特点，在新能源汽车中有广泛使用。 电容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，因此也称作“电容电池”或说“黄金电池”。 电容器电池也属于双电层电容器，它是目前世界上已投入量产的双电层电容器中容量 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。 传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分离，两块极板之间为真空（相对介电常数为1）或一层介电物质（相对介电常数为ε）所隔离，电容值为：C=ε·A/3.6πd·10-6（μF）其中A为极板面积，d为介质厚度。所储存的能量为：E=C（ΔV）2/2，其中C为电容值，ΔV为极板间的电压降。可见，若想获得较大的电容量，储存更多的能量，必须增大面积A或减少介质厚度d，但这个伸缩空间有限，导致它的储电量和储能量较小。 电容采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于两个电容器串联，由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积A），而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度d），根据前面的计算公式可以看出，这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上，从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平，碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能，且在实际使用时，可以通过串联或者并联以提高输出电压或电流。

电阻的一般特性参数选型要求

精度：在设计中不要盲目地追求电阻本身的精度，即使高精度的电阻受环境的影响，也会超出其范围。所以应该更加的关注可靠性试验的指标。目前选择电阻的精度不建议超过0.1%，常用的厚膜电阻都是5%，1%以上精度要求电阻，建议选用厚膜电阻；1%以下精度要求电阻，建议选用薄膜电阻。 不选用极限和边缘规格：不选用各分类电阻器的极限规格。如电阻器具体系列中的 大 小阻值的边缘规格。 降额使用：降额使用是提高电阻器工作可靠性和寿命的 重要手段。电阻的功率取决于封装的大小，薄膜电阻的功率很小，一般小于1W，电阻在使用时，一定要对功率进行降额。不同类别的电阻具有不同的绝缘介质和自愈机制，对承受应力（主要是工作电压、消耗功率和工作环境温度）的降额程度要求有差异，但一般都在0.6倍额定承受应力下使用，不超过0.75倍。 电阻值变化：电阻器在实际工作时的电阻值不同于标称电阻值，而与以下因素有关： a.阻值偏差：实际生产中电阻器的阻值会偏离标称阻值，此偏离应在阻值允许偏差范围内。 b.工作温度：电阻器的阻值会随温度变化而变化。此特性用TCR值即电阻温度系数来衡量。 c.电压效应：电阻器的阻值与其所加电压有关，变化可以用电压系数来表示。电压系数是外加电压每改变1V时电阻器阻值的相对变化量。 d.频率效应：随着工作频率的提高，电阻器本身的分布电容和电感所起的作用越来越明显。 e.时间耗散效应：电阻器随工作时间的延长会逐渐老化，电阻值逐渐变化（一般情况下增大）。 外加应力下电阻值漂移应在电路要求的范围内，同时还应考虑老化因素。应给出设计裕度（一般为电路要求变化范围的一半，如电路要求可在±10%范围内变化，应选择在±5%内变化的电阻器）。 额定工作温度：各种具体型号的电阻器都有规定的额定环境工作温度范围，在实际使用中不应超出规定的环境工作温度范围。 目前TCR小的电阻器只有薄膜电阻，一般情况下，碳膜与陶瓷电阻器TCR为负，对于低TCR设计， 推荐10ppm。不同材料电阻的TCR有很大的变化，大致范围可以从下表看出： 降功耗曲线：当工作环境温度高于70°C时，应在原使用基础上再进行降额。降额曲线如下图所示： 管脚表层金属：管脚表层金属采用Sn/Pb或Sn，焊接性能好，价格便宜，尽量避免采用贵金属管脚或外电极的电阻器。 安装：尽量采用表面贴装的电阻器。表面贴装不仅生产效率高，体积小，且由于大量使用而价格低。为节省空间还可使用表面贴装的集成电阻器。