新型能源是當(dāng)下的熱門研究領(lǐng)域,，而超級電容作為介于電容器和電池之間的一種新型儲能器件，它既有電容器可以快速充放電的特點,，又有電池的儲能機理,。
超級電容器早期有兩個主要的應(yīng)用領(lǐng)域，第一個是當(dāng)主能源能量不足時,，充當(dāng)臨時備用電源和短時間供電的應(yīng)急電源,。比如：主電源和備用電源切換時的續(xù)電（基站及服務(wù)器,，網(wǎng)絡(luò)機房，通訊等行業(yè)）,；在快充快放環(huán)境是替代一些蓄電池和動力電池（電動工具行業(yè),，電動大巴等）。第二個主要用途就是充當(dāng)峰值功率電源,。在這些應(yīng)用中,，超級電容器為系統(tǒng)單獨提供所需的峰值功率電源或與電池一起在連續(xù)工作時提供穩(wěn)流低功率電源，而在峰值負載時提供一個高功率脈沖,。在這里,，超級電容器減弱了用電器對電池提供峰值功率的要求，這樣就可以大大延長電池的壽命,，并減小了電池的整體尺寸,。近年來，超級電容器展現(xiàn)出更為廣泛的應(yīng)用前景,，特別是在發(fā)展混合動力或純電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,。超級電容器與電池聯(lián)合，可以提供高功率輸出和高能量輸出,，既減小了電源的體積,，又延長了電池的壽命。
超級電容,，又叫雙電層電容器或法拉第準(zhǔn)電容器,，他們可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電,，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子,，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層,，被分離開的正離子在負極板附近,，負離子在正極板附近。
超級電容的“超級”在于其功率密度高,，可達鋰電池的2~30倍,；充放電時間短，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上,；循環(huán)壽命長,，深度充放電可循環(huán)使用達數(shù)十萬次；工作溫度范圍寬,；充放電線路簡單,；失效開路，過電壓不擊穿,，安全可靠等,，是兼?zhèn)潆娙莺碗姵靥匦缘男滦驮?。可以?yīng)用在混合動力汽車,、移動設(shè)備電源,、太陽能、風(fēng)能,、燃料電池等發(fā)電的儲存,、緊急照明系統(tǒng)以及大功率電脈沖設(shè)備等。
那么如何測量超級電容的參數(shù),？我們以實驗室測量結(jié)合計算的方法,，簡單介紹一下。
容量測量：
如下圖測試電路,，核心是用一個具有恒流輸出及電壓限制的功率電源作為充電電源。電容兩端的充電電壓波形可以通過一個數(shù)字示波器進行記錄,。通過示波器的光標(biāo),，可以很方便地讀出電壓從1.5V上升到2.5V所用的時間，基本的計算公式如下：i=C（△V/△t）公式變換為：C= i（△t/△V）,。充電電流設(shè)定為1A,，電壓變化范圍△V=2.5V-1.5V-1V 那么C=△t，在這個示例中,，超級電容的容量在數(shù)字上與電容從1.5V充電到2.5V的時間相等,。時間單位為秒。由于超級電容結(jié)構(gòu)的特殊性,，電容在測試前必須進行完全的放電,。
流入電流測量：
由于超級電容表現(xiàn)出明顯的非傳導(dǎo)性介質(zhì)特性，所以測量實際的自放電或者自漏電數(shù)值是比較困難的,。當(dāng)一只超級電容被充電至工作電壓的過程中,，流入電流是很大的，并且逐步變小,。此時流入電流是介質(zhì)吸收電流與電容漏電流之和,。介質(zhì)吸收電流是作為能量儲存，但深度存儲需要比較長的時間,，電容的流入電流與時間是對數(shù)關(guān)系,，具體如下表所示。
只有當(dāng)介質(zhì)吸收電流為0時,，此時的流入電流才是漏電電流,，這大概需要連續(xù)充電100個小時才能達到，此時漏電流大概為幾微安,。在這個點以后,，為了繼續(xù)測量流入電流,，需要使用一只準(zhǔn)確的微伏表與一只比較大的電阻，數(shù)值參看上圖,。
直流阻抗與交流阻抗測量：
串聯(lián)等效阻抗或者交流阻抗可以通過LCR電橋在1kHz下進行測量,。這種方法測量的結(jié)果是比較準(zhǔn)確的。另外一種方法是測量所謂的直流阻抗,，可以用同一種儀器,，但這種方法測量的結(jié)果是不準(zhǔn)確的，誤差比較大,。
下圖是用電容容量測量電路獲得的充電電壓曲線,，起始階段的局部放大圖如下圖所示，當(dāng)用1A的電流進行充電時,，瞬間發(fā)生的電壓階躍可以被用來計算交流內(nèi)阻,，直流內(nèi)阻或者DC阻抗等于階躍電壓值除以1A的電流，對于內(nèi)阻很低的電容,，可以用更大的電流進行測量,。
在這個示例中，內(nèi)部阻抗=初始電壓階躍/充電電流=0.15V/1A=0.15Ω,，研究得出,，直流阻抗是交流阻抗的1.1至1.5倍之間。
當(dāng)然,，要更深入的了解超級電容的性能,，還必須配合一些高精度的電源、電子負載甚至一些智能化的測試系統(tǒng)做進一步的測試,。例如,，艾德克斯ITS5300電池測試系統(tǒng)集成了電源、電子負載,、內(nèi)阻分析儀,、溫度測試儀、雙極性電源及專業(yè)的分析軟件,，可以自動完成單節(jié)超級電容的充放電循環(huán)測試,、超級電容PACK的充放電循環(huán)測試、IT5102多通道在線內(nèi)阻分析儀采用500Hz或1KHz的交流小信號可以測量電容內(nèi)阻（ESR,，等效串聯(lián)電阻）以及多節(jié)電容一致性的測試及篩選,、結(jié)合IT5601溫度測試儀，PACK測試時單節(jié)的電壓,、內(nèi)阻和溫度的一致性測試等也可以輕松完成,。
艾德克斯ITECH是專業(yè)生產(chǎn)電源及電子負載的廠家，始終致力于最新最前沿的測試測量解決方案的研究。歡迎關(guān)注更多測試測量動態(tài),。