电气双层电容器原理

不同于陶瓷电容器或铝电解电容器，电气双层电容器 (EDLC) 不包含传统电介质。取而代之的，两电极间充满的是电解质 (固体或液体) (如图1) 。EDLC两端电极间形成“双层电气”，并且电解质作为电介质工作。

静电容量的大小与双层电气的表面面积成正比。因此如使用具有大表面面积的活性炭作为电极，EDLC会具有更大的静电容量。

图1: 电气双层电容器原理

双层电气的离子吸附和解吸机制有助于EDLC的充电与放电。

对两端电极施加电压，离子被吸引至双层电气表面并充电。反之，放电时离子会远离双层电气。这就是EDLC充电及放电原理 (如图2) 。

图2: EDLC的充电与放电

EDLC的结构

EDLC由电极、电解质 (和电解质盐) 和防止两端电极互相接触的隔膜组成。活性炭颗粒用作为电极的集电体。每个活性炭颗粒接触一个电解质，在电极表面形成了双层电气。 (如图3)

把这一结构想象成一个简易的等效电路，EDLC就是如图4所示，包含阳极阴极电容器 (C1、C2) 、隔膜、隔膜和电解质的电阻组成的极间电阻 (Rs) 、由活性炭电极和集电体构成的电极电阻 (Re) 和绝缘电阻 (R) 。

图3: 结构

图4: 等效电路

EDLC的等效电路

活性炭电极由各种大小不一的，表面有孔结构的活性炭颗粒组成。每个活性炭颗粒都与电解质连接，在其表面形成了双层电气 (如图5) 。

因此，等效电路电极电阻 (Re) 和离子移动形成的电阻 (Rs) 构成了一个由多个不同电阻与电容器串联连接的复杂等效电路。

图5: 电极结构

图6: 详细等效电路

C: 电容器

Re: 电极电阻

*活性炭电阻，集电体电阻，接触电阻等

Rs: 极间电阻

*隔膜、电解质等电阻

Ri: 绝缘电阻

村田EDLC的特性

村田的EDLC从CAP-XX公司引进技术，实现了低ESR和高静电容量的小封装产品。通过使用电极结构及最适合的材料来降低电极电阻 (Re) ，并降低隔膜与电解质间的极间电阻 (Rs) ，从来成功的降低了ESR。

. 低ESR，高放电效率

. 高压

. 小而薄的封装

. 即使在低温环境下，ESR也很低

. 使用寿命长—超过10万次循环使用