大容量电容器的组装及性能考查

5.9.1 电容器的组装

按照前述的电极制作方法制作如图5-30所示的电极若干片。正、负极活性炭载量分别为20mg/cm2和40mg/cm2左右。将正、负电极交错放置，中间夹上无纺布隔膜。将30片电极并联，把正、负电极的极耳分别焊接在一起构成一个电容单体。将三个单体装入外观尺寸为16cm×6cm×8cm的有三个单元格的塑料壳体中，再用汇流条将三个单体串联，引出电极柱，封好壳体，加入电解液，得到电压为3V的电容器，如图5-31所示。将16片电极并联成一个单体，6个单体分别装入相同尺寸的有6个单元格的壳体中，组装成6V电容器。

图5-30 电极尺寸图

图5-31 3V电容器内部结构图

1—电极柱;2—汇流条;3—电极;4—隔膜;5—壳体

式中5.9.2 充放电测试

图5-32所示为3V电容器的恒流充电曲线，图5-33所示为3V电容器恒流放电曲线。利用不同电流下的充放电曲线计算容量，将结果列于表5-6中。可以看出，利用充电曲线计算出的充电容量比放电容量大的主要原因有两个方面:一是在充电过程中由于漏电发生了电量损失;二是充电过程中伴随有析气反应的发生，会消耗一部分电量。容量随电流增大而减小的原因前面已经论述过，此处不再赘述。

图5-32 3V电容器恒流充电曲线

图5-33 3V电容器恒流放电曲线

表5-6 不同电流下电容器的容量

式中5.9.3 循环测试

图5-34所示为3V电容器的容量和内阻随循环次数的变化关系。采用2A电流对电容进行恒流充放电循环，从放电曲线计算容量和内阻。可见电容器的容量前几次循环略有下降，在一百多次循环后未见有容量损失，ESR的变化也很小。

图5-34 3V电容器容量和内阻随循环次数变化

式中5.9.4 电容器性能汇总

表5-7中将所得的电容器与日本NEC公司的FKOH476C电容器产品性能作了比较。表中6V电容器体积是NEC电容的6倍，容量是其6.4倍，体积比容量相当，ESR值稍大，所以最大功率稍小。表中用* 标示出的最大储能和最大功率数据是根据前述公式计算得出，文献中未列出其漏电电流数据。从表中数据可以看出，所得电容器性能接近NEC产品。

表5-7 电容器性能参数比较表

表中最大功率及短路电流均与ESR直接相关，所以ESR是超级电容的一个重要指标(有的文献中用时间常数表征)。ESR受到很多因素的影响，包括电极物质导电性、电极表面积、溶液及隔膜离子导电性、集流体导电性等。