【经验】解析超级电容及其能量存储方案

时间： 2021-12-16 来源：凯美

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超级电容具有高功率密度和能量密度、使用寿命很长、尺寸紧凑等特性，当它与其它新兴的电池技术结合使用时，可满足高性能电源应用的需求。本文凯美对这些新的能量存储方案及其使用方式进行了分析。

如今性能和可靠性是每个设计所必需的，对工程师来说，能量存储一直是他们设计中的致命弱点。在过去，备份电源的解决方案就是电池，主要是铅酸电池。而现在，工程师有更多的选择来满足备份电源的需求，包括锂离子、镍氢电池等先进的电池技术、燃料电池、太阳能电池以及双层电容。

锂离子、镍氢电池和其它电池技术在提供可靠的能量存储解决方案上已取得很大进步。它们已在许多设计中得到应用，并解决了以往的许多成本问题，但设计工程师最终仍面临着与使用铅酸电池时一样的问题，即所有这些技术都是基于化学反应，它们的使用寿命有限并受温度的限制，而且对大电流的需求也会直接影响它们的使用寿命。因此，这些电池技术在持久性和可靠应用方面还面临着一些挑战。

燃料电池是新出现的一种非常有吸引力的电池技术，正在逐步进入许多应用中，而近来对它们也有不少的宣传。燃料电池的最终应用领域是在汽车上，但在过渡期间，它们已出现在备用电源市场。将燃料电池用作备用电源以及主电源的关键问题是这些电池的启动时间和动态功率反应。燃料电池尽管具有优异的能量密度，但动态功率低，因此它们需要一种增强技术用于功率辅助和启动。

同期出现的还有超级电容，或者称为电化学双层电容(EDLC)。超级电容与电解电容相比，具有非常高的功率密度和实质的能量密度。在过去几年，这些器件已应用在消费电子、工业和汽车等许多领域。

如今，最好的超级电容是功率密度高达20kW/kg的超高功率器件，尽管能量仍只有电池的一小部分。超级电容的尺寸非常紧凑(小的超级电容通常只有邮票大小或者更小)，但它们可存储的能量比传统电容要高得多，并且放电速度可以很快也可以很慢。它们的使用寿命非常长，可被设计成用于终端产品的整个生命周期。当与超级电容这个最新技术相结合时，高能量电池和/或燃料电池可实现高功率特性和长的工作寿命。

尽管全球有好几家超级电容厂商提供多种产品，但大多数双层电容基本上是以相似的方式构造的。超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似，主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容里，电极基于碳材料技术，可提供非常大的表面面积，表面面积大且电荷间隔很小，使超级电容具有很高的能量密度。大多数超级电容的容量用法拉(F)标定，通常在1F到5,000F之间。

根据应用需要，超级电容可以替代电池或者作为更小的经济型电池。超级电容的等效串联电阻(ESR)很小，可提供和吸收非常大的电流；它采用“机械式”而不是化学电荷的载流子机制，因而具有很长并可预测的使用寿命，而且随着时间的推移，其性能变化也更小。这些特性能使再生制动以及其它需要快速充电的产品(如玩具和工具)等应用从中受益。

有一些应用适合采用电池/超级电容系统，设计可进行优化以避免电池对能量需求来说过于庞大。这些应用实例包括汽车应用(如混合动力汽车)和消费电子(如数码相机)，在数码相机里，廉价的碱性电池结合超级电容一起使用(而另外一种燃料电池技术是质子交换膜(PEM)，它是一种高效率能量转换器件，其连续工作时间与氢燃料电池相当。它符合绿色环保要求，可以为很多应用提供可靠的备用电源，超级电容和PEM燃料电池系统的几个特性使它们非常适合作为互补器件一起使用。它们都是低电压高电流的器件，超级电容具有ESR小、电荷存储容量大的特性，能迅速提供大电流而电压改变则很小，可对峰值功率需求产生一个短暂的缓冲响应。这使燃料电池可保持其静态工作点而无需降低效率。

在所有备份燃料电池应用中，当主电源断掉后，备份电源需要立刻提供电源。因为燃料电池从启动到满功率运行一般需要10秒到60秒的启动时间，所以它需要一个能量缓冲器。电池或超级电容便可充当这个能量缓冲器。由于所需的缓冲能量很少而可靠性一定要有保证，所以超级电容是这种应用的较好选择。如今，越来越多的燃料电池公司在考虑将超级电容作为整个备份电源封包的一个组成部分。

为满足这种需求，全球的超级电容生产商为备用电源市场提供了许多电池和模块。这些电池和模块能够以并行/串行的形式放置，以满足不同的容量和电压需求。随着更多的超级电容产品问世，以及可用的产品越来越多，设计工程师可像使用其它无源器件一样使用超级电容。

超级电容在成为备用电源的标准器件方面取得了很大进步。大约十年前，超级电容还只是实验室里的样品，每年只有少量销售，每法拉容量的价格在1美元到2美元之间。如今，这些已实现批量生产的器件被视为标准器件，每法拉容量的价格仅0.01到0.02美分。随着超级电容的产量增长以及价格下降，许多设计工程师正在将超级电容作为标准的能量存储器件使用，以满足备份电源对高功率和高可靠性的要求。

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型号- HE-2R7-J205VYJ13,SP-5R5-Z334VYE06,SE-5R5-D155VYC3H,HT-5R5-Z155VYE13,HT-2R7-J306VYJ21,HT-2R7-J506VYJ25,SP-5R5-Z126VYL21,HE-2R7-J104VYJ03,SP-5R5-Z105VYE13,HE系列,SE-5R5-D155VYC3G,SP-6R0-Z106VYL21,SP-5R5-Z305VYE13,HE-2R7-J335VYJ13,SE-5R5-D104VYH3E,HT-2R7-J405VYJ13,SE-7R5-Z664VYL07,HE-2R7-J504VYJ16,HE-2R7-J504VYJ17,HP-2R7-J707UNJ34,SP-6R0-Z405VYE0,HT-2R7-J106VYJ10,SE-7R5-Z334VYL06,SE-7R5-Z105VYL13,HT-5R5-Z155VYE07,HP-2R7-J354VYJ03,HT-5R5-Z355VYE09,HP-3R0-J256VYJ21,SE-5R0-Z224VYA16,HE-2R7-J805VYJ09,SP-7R5-Z105VYL13(D02),HP-2R7-J154VYJ01,LR-2R7-J705UYJ13,HT-2R7-J335VYJ07,HE-2R7-J205VYJ07,HE-2R7-J704VYJ06,SP-6R0-Z474VYA06,SP-6R0-Z255VYE1,HP-2R7-J507UYJ33,SE-5R5-Z474VYE06,HP-2R7-J105VYJ82,HBA-3R8-J306TYJ36,SP-5R5-Z224VYA16,SP-7R5-Z334VYL06,HBM-2R3-J307F-RYJ2246,SE-5R5-D224VYH3E,SP-5R5-Z155VYE13,HT-5R5-Z305VYE13,HP-2R7-J805VYJ09,HP-2R7-J106VYJ11,HP-2R7-J106VYJ10,LR-2R7-J106VYJ12,HBA-3R8-J156F-TYJ0813,LR-2R7-J805VYJ11,HP-2R7-J805VYJ11,HP-3R0-J106UYJ11,LR-2R7-J106VYJ09,HBA-3R8-J137F-TYJ1620,HP-2R7-J128UNJ49,SP-7R5-Z205VYL13(D02),HP-2R7-J156VYJ21,HP-2R7-J405VYJ13,HP-2R7-J247VYJ31,SP-6R0-Z355VYE1,HP-2R7-J106VYJ09,HE-2R7-J156VYJ21,SE-5R0-Z334VYE06,HE-2R7-J475VYJ09,HBA-3R8-J306TYJ07,HP-3R0-J406VYJ25,SP-5R5-Z105VYE07,HT-2R7-J205VYJ07,SE-5R5-D684VYH3C,SP-5R5-Z474VYE06,HBM系列,SP-5R5-Z505VYE10,HP-2R7-J704VYJ15,SP-5R5-Z505VYE11,HP-2R7-J127VYJ28,SE-5R5-D474VYV3C,HP-2R7-J704VYJ06,HE-2R7-J106VYJ10,HP-2R7-J407VYJ33,HP-2R7-J156VYJ10,SE系列,HT-2R7-J504VYJ17,HBA-3R8-J806F-TYJ1221,SE-5R5-Z405VYE09,SP-6R0-Z334VYA0,SE-5R5-Z105VYA07,HP-3R0-J367VYJ33,SE-5R5-D474VYH3E,SP-6R0-Z155VYE1,□MK□V□□F□□□,HP-2R7-J504VYJ16,HP-3R0-J127UYJ28,SP-6R0-Z224VYE17,SE-5R5-Z505VYE19,SP-6R0-Z104VYA01,SP-6R0-Z155TYA07,SE-5R5-D684VYV3C,HT-5R5-Z355UYE13,SE-5R5-Z104VYA01,HP-2R7-J335TYJ07,HP-2R7-J205VYJ13,HBM-2R3-J805F-RYJ0816,HP-3R0-J506VYJ25,SE-5R5-Z334VYA06,SE-5R5-D334VYC3H,HP-2R7-J107VYJ27,SE-5R5-Z105VYA13,HP-2R7-J204VYJ01,HP-2R7-J308ULJ70,HP-2R7-J204VYJ03,HP-2R7-J107VYJ28,HBM-2R3-J106F-RYJ0820,LR系列,SE-5R5-D224VYV3C,HP-2R7-J307VYJ31,SP-6R0-Z105VYA07,HT系列,SE-5R5-D155VYV3C,SE-7R5-Z224VYL06,SP-7R5-Z334VYL06(D02),HBM-2R3-J117F-RYJ1634,HP-3R0-J505UYJ04,HE-2R7-J354VYJ03,LR-2R7-J205VYJ07,HT-2R7-J256VYJ21,LR-2R7-J205VYJ08,SP-5R5-Z155TYE07,HP-2R7-J205VYJ08,HP-2R7-J205VYJ07,SE-5R0-Z105VYA13,SP-5R5-Z255VYE13,HT-5R5-Z505VYE19,SE-5R5-D105VYC3G,SE-5R5-D105VYC3H,SE-5R5-D104VYC3H,HP-2R7-J356VYJ21,HP-3R0-J475VYJ09,HBM-2R3-J606F-RYJ1626,LR-2R7-J106UYJ11,HP-2R7-J158UNJ49,HP-2R7-J705VYJ13,HBM-2R3-J607F-RYJ3050,SE-5R5-Z155TYA07,LR-2R7-J205VYJ13,SE-5R5-Z155VYE13,HP-3R0-J107UYJ28,HP-2R7-J406VYJ25,SP-7R5-Z105UYA07,HE-2R7-J105VYJ06,HBM-2R3-J907F-RYJ3561,HP-2R7-J126VYJ09,HBM-2R3-J356F-RYJ1225,SE-5R5-Z224VYE16,HP-2R7-J187UYJ30,HP-2R7-J208UNJ50,HBM-2R3-J157F-RYJ1841,SE-5R5-Z106VYL22,HP-3R0-J156VYJ19,HP-2R7-J267VYJ31,SP-5R5-Z156VYL22,SE-7R5-Z105UYL07,SE-5R5-D155VYV1C,HT-5R5-Z474VYE06,HP-3R0-J805VYJ09,SE-5R0-Z474VYE06,SE-5R5-D224VYC3H,HT-5R5-Z255VYE13,HT-2R7-J406VYJ25,SE-5R5-Z474VYA06,HBM-2R3-J168F-RYJ3580,HBA-3R8-J407F-TYJ1841,HT-2R7-J606VYJ25,HBA-3R8-J706F-TYJ1025,HE-2R7-J204VYJ01,HBM-2R3-J256F-RYJ1030,SP-5R5-Z334VYA06,SE-5R5-D105VYH3C,HE-2R7-J335TYJ07,HT-2R7-J505VYJ13,SP-5R5-Z104VYE01,SP-5R5-Z605VYE19,SP-7R5-Z334VYA06,HE-2R7-J206VYJ22,HP-2R7-J477VYJ33,HP-2R7-J807UNJ34,HT-2R7-J107VYJ27,LR-2R7-J335UYJ07,HT-2R7-J105VYJ06,HP-2R7-J227VYJ31,SP-5R5-Z205VYE09,SE-5R5-D684VYC3H,SP-5R5-Z405VYE09,SE-5R5-D684VYC3G,LR-2R7-J475VYJ13,HP-2R7-J906UYJ28,HP-2R7-J308UNJ52,HP-3R0-J705UYJ13,HT-5R5-Z205VYE09,HT-5R5-Z405VYE09,SP-6R0-Z155TYE0,SP-5R5-Z605VYE09,HP-2R7-J705VYJ05,SP-6R0-Z474VYE06,HBM-2R3-J156F-RYJ1020,HBA-3R8-J127F-TYJ1221,HP-2R7-J475VYJ09,HBA-3R8-J206MYJ07,SE-5R5-D155VYH3C,HP-3R0-J205VYJ07,HBA-3R8-J568F-TNJ3596,HP-2R7-J105VYJ06,SP-5R5-Z106VYL21,SP-5R5-Z224VYE16,HBA-3R8-J107F-TYJ1221,SP-5R5-Z155VYA13,HP-3R0-J254VYJ65,SE-5R0-Z334VYA06,LR-2R7-J256VYJ21,HP-2R7-J256VYJ21,SP-7R5-Z205VYL13,HP-2R7-J505VYJ13,HP-2R7-J254VYJ03,HP-2R7-J606VYJ25,HBA系列,SP-6R0-Z205VYE0,SE-5R5-D334VYH3E,HP-2R7-J206VYJ21,HP-2R7-J108UNJ71,SP-5R5-Z474VYA06,HP-3R0-J504VYJ17,SP-5R5-Z105VYA07,HP-2R7-J308UMJ70,SP-5R5-Z105VYA13,SP-6R0-Z126VYL2,HT-5R5-Z106VYE19,HP-2R7-J248UNJ50,HBM-2R3-J137F-RYJ1834,SE-5R5-Z105VYE07,HP-3R0-J507VYJ44,SE-5R5-Z805UYL21,SP-5R5-Z224VYF17,HBA-3R8-J406F-MYJ1020,SP-6R0-Z224VYA16,SE-5R5-Z104VYE01,HP-2R7-J335VYJ13,SP-6R0-Z155VYA13,HT-2R7-J106UYJ11,SP-5R5-Z473VYE01,HBM-2R3-J206F-RYJ1025,SP-6R0-Z104VYE01,SE-5R5-Z605VYE19,SE-5R5-Z334VYE06,HP-2R7-J506VYJ25,SE-5R5-Z105VYE13,HT-2R7-J505UYJ04,SE-5R5-D104VYV3C,HP-2R7-J306VYJ22,HE-2R7-J126VYJ19,HP-3R0-J306VYJ21,SP系列,HP-2R7-J367VYJ33,SP-6R0-Z305VYE1,SP-6R0-Z105VYE07,HP-3R0-J335VYJ07,HBA-3R8-J207F-TYJ1841,HP系列,HT-2R7-J705UYJ13,HP-2R7-J166VYJ20,HBM-2R3-J308F-RNJ5171,LR-2R7-J105VYJ06,SE-5R5-D105VYV1C,HP-2R7-J305VYJ42,HP-3R0-J105VYJ06,HBM-2R3-J656F-RYJ1234,HP-2R7-J357UCJ45,HBM-2R3-J257F-RYJ2239,SP-5R5-Z155TYA07,HT-5R5-Z605VYE19,HBA-3R8-J288F-RYJ3554,SP-5R5-Z355VYE13,SE-5R5-D474VYC3H,SP-6R0-Z605VYE1,HBM-2R3-J357F-RYJ2540,SP-6R0-Z334VYE06,HP-2R7-J657UNJ34,LR-2R7-J254UYJ03,HP-2R7-J605VYJ13

2019/11/21 - 凯美 - 选型指南代理服务技术支持批量订货

凯美（KAMCAP）是国内超级电容器的生产企业，是国内最早研发超级电容器的企业之一，是国家高新技术企业。公司曾两次承担国家科技部863项目，是国家能源局“电能计量设备用超级电容器技术标准”的主要起草单位，也是中国超级电容器产业联盟的创始成员之一，为第一批副理事长单位。卷绕产品日产能80万只，纽扣叠片产品日产能25万只。

纽扣式超级电容卷绕单只超级电容组合圆柱形超级电容组合全密封超级电容超级电容模组

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超级电容器DLCAP™

描述- 本资料介绍了超级电容器（DLCAP TM）的技术和应用，包括其原理、特征、不同系列产品的规格和性能参数。资料详细阐述了超级电容器的充放电特性、工作温度范围、内部阻抗、耐湿性能等关键指标，并提供了不同系列产品的尺寸图、规格表和型号体系。此外，资料还强调了使用超级电容器的注意事项，包括环境适应性、安全设计、运输和保管条件等。

型号- DDXE2R5LGN801KBA5S,DDXE2R5LGN401KB65S,DDXE2R5LGN142KBF0S,MDXF670S131SBQ181A,DDKA2R5ELL750KM70T,DDXF2R8LHM3B2EDH2V,DDKA2R5ELL500KM50T,DDKG□□□E□□□□□K□□□□,DXF系列,DDXE□□□LG□□□□K□□□□,DXG系列,DXE系列,DKA,DDKA2R5ELL210MM26T,DDKA2R5ELL500KM50S,DDKA2R5ELL210MM26S,DDXF□□□L□M□□□E□□□□,MDKA2R5T500PN1111A,DKG,DKA系列,DDXG2R5LGN911EBF0S,DDKG2R7ELL500KM40T,DDXG2R5LGN301EB65S,DKG系列,DDXG□□□LGN□□□E□□□□,DXE,DXG,DXF,DDXE2R5LGN122KBF0S,DDKA2R5ELL750MM70T,DDXG2R5LGN591EBA5S,DDKA□□□E□□□□□K□□□□,DDKA2R5ELL500MM50T,MDXE7R5S461PB3111C,MDKA150S8R3PE6111A

2024/9/25 - NIPPON CHEMI-CON - 商品及供应商介绍代理服务技术支持批量订货查看更多版本

Nippon Chemi-Con（黑金刚）DLCAP™超级电容器选型指南（中文）

目录- 超级电容器的技术和应用超级电容器系列 DLCAP™ 模块超级电容器注意事项

型号- DDXE2R5LGL401KB65S,DLCAP™DKG,DDXE2R5LGN801KBA5S,DLCAP™DXE系列,DLCAP™DKA,DDXE2R5LGN401KB65S,DLCAP™DXG系列,DDXE2R5LGN142KBF0S,DLCAP™DXF系列,DLCAP™DXG,DLCAP™DXF,DLCAP™DXE,DLCAP™DKG系列,DDKA2R5ELL500KM50T,DDKG□□□E□□□□□K□□□□,DXF系列,DDXE□□□LG□□□□K□□□□,DXG系列,DDXF2R8LGM3B2EDH2S,DXE系列,DKA,DDKA2R5ELL500KM50S,MDKA2R5T500PN1111A,DDXF□□□L□M□□□E□□□□,DKG,DKA系列,DDXG2R5LGN911EBF0S,DDKG2R7ELL500KM40T,DLCAP™DKA系列,DDXG2R5LGN301EB65S,DKG系列,DDXG□□□LGN□□□E□□□□,DXE,DXG,DXF,DDXE2R5LGN122KBF0S,MDXE7R5S131PB3111B,DDXG2R5LGN591EBA5S,DDXE2R5LGL142KBF0S,DDKA□□□E□□□□□K□□□□,MDKA150S8R3PE6111A,MDXE7R5S461PB3111B

2023/10/5 - NIPPON CHEMI-CON - 选型指南 - Ver.2 代理服务技术支持批量订货

DLCAP™ 模块超级电容器

描述- 该资料主要介绍了超级电容器DLCAP™模块及其应用。资料详细描述了DLCAP™模块的特性、规格、应用领域以及定制服务，适用于节能、新能源、安全危机对策等领域。

型号- MDXF670S131SBQ181A,MDXE7R5S461PB3111C

2024/9/25 - NIPPON CHEMI-CON - 数据手册 - Ver.2 代理服务技术支持批量订货

HT-2R7-J106VYJ12超级电容器产品规格

描述- 本资料为KAMCAP®超级电容器产品规格说明书，详细介绍了该产品的性能指标、测试方法、结构特点和应用范围。内容包括产品应用领域、技术规范、尺寸参数、工作温度范围、电容容量、耐压值、充放电特性、寿命预期等。

型号- HT-2R7-J106VYJ12

2019-6 - 凯美 - 数据手册代理服务技术支持批量订货

【IC】Littelfuse推出单芯超级电容器保护集成电路LS0502SCD33S，用于增强型备用电源解决方案

Littelfuse宣布推出电子保险丝保护集成电路系列的最新成员——LS0502SCD33S。这款新开发的产品引入了单电池超级电容器保护集成电路，专为极端条件下的备用电源充电而定制，在该领域树立了新的基准。

2024-05-16 - 产品代理服务技术支持批量订货

DLCAP™ DKG系列超级电容器

描述- 本资料主要介绍了一种超级电容器产品，包括其特性、规格、应用领域等。该超级电容器具有高电压、长寿命、宽工作温度范围等特点，适用于多种电子设备作为备用电源。

型号- DKG,DDKG□□□E□□□□□K□□□□,DKG系列

2024/9/25 - NIPPON CHEMI-CON - 数据手册 - Ver.2 代理服务技术支持批量订货

【应用】国产SP-5R5-Z155VY超级电容应用于智能水表供电，额定放电容量达1.5F

传统的智能水表，在控制水阀开启和关断时，普遍采用的方法是内装锂电池供电，锂电池供电缺点是自放电率低等。超级电容是一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，本文介绍凯美SP-5R5-Z155VY超级电容应用于智能水表供电。

2022-02-17 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

【应用】凯美HP-3R0-J105VYJ06超级电容应用于智能燃气表，额定放电容量F(25°C)为1F

智能燃气表利用MCU作为核心，控制无线模块进行数据传输实现远程抄表，RTC记录时间日期等信息通过LCD屏幕进行显示，超级电容储备能量驱动阀门开启闭合，凯美超级电容产品HP-3R0-J105VYJ06非常适用此场景。

2022-04-09 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

适用于备用电源应用的LS0502SCD33超级电容保护IC保护IC规格书

描述- LS0502SCD33是一款专为备份电源应用设计的超级电容器保护集成电路。它集成了输入过压、过流保护电路、反向阻断开关和超级电容器充电控制电路，具有内置的单元平衡功能，适用于双单元超级电容器系统。该芯片支持3.3V至5.5V的系统电压，具有18V的输入额定值，并提供了可编程的输入电流限制、过压保护和充电电流限制等功能。

型号- LS0502SCD33

08/12/24 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

丰富超级电容选择，国内最大的超级电容企业凯美签约世强

凯美（KAMCAP）是国内最大的超级电容器企业, 是国家能源局“电能计量设备用超级电容器技术标准”的主要起草单位，在智能电表领域占有率高达80%以上。

2022-01-25 - 公司动态代理服务技术支持批量订货

适用于备用电源应用的LS0502SCD33S单节超级电容保护IC规格书

描述- LS0502SCD33S是一款专为备份电源应用设计的单节超级电容器保护集成电路。它集成了输入过压、过流保护电路、反向阻断开关和超级电容器充电控制电路，适用于需要备用存储电容器或电容器组的系统。

型号- LS0502SCD33S

06/14/24 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本

适用于备用电源应用的LS0502SCD33S单节超级电容保护IC规格书

描述- 该资料介绍了LS0502SCD33S单节超级电容器保护集成电路，适用于备用电源应用。它集成了输入过压、过流保护电路、反向阻断开关和超级电容器充电控制电路。当主供电存在且高于最小系统电压时，系统将从输入供电中获取电力。同时，集成线性充电器以高达300mA的电流为储能元件充电。一旦储能元件充满电，电路将仅消耗2.5μA的电流，同时保持超级电容器或其他储能元件处于就绪状态。

型号- LS0502SCD33S

04/02/24 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货