法拉電容主要由極化電極、集電極、電解液、隔膜、引線和封裝材料幾部分組成。電極材料、電解質的組成、隔膜質量以及電極制造技術對法拉電容的性能有決定性的影響。
法拉電容是利用雙電層原理的電容器。當外加電壓加到法拉電容的兩個極板上時,與普通電容器一樣,極板的正電極存儲正電荷,負極板存儲負電荷,在法拉電容的兩極板上電荷產生的電場作用下,在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷,以平衡電解液的內電場,這種正電荷與負電荷在兩個不同相之間的接觸面上,以正負電荷之間極短間隙排列在相反的位置上,這個電荷分布層叫做雙電層,因此電容量非常大。當兩極板間電勢低于電解液的氧化還原電極電位時,電解液界面上電荷不會脫離電解液,法拉電容為正常工作狀態(通常為3V以下),如電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時,電解液將分解,為非正常狀態。由于隨著法拉電容放電 ,正、負極板上的電荷被外電路泄放,電解液的界面上的電荷響應減少。由此可以看出法拉電容的充放電過程始終是物理過程,沒有化學反應。因此性能是穩定的,與利用化學反應的蓄電池是不同的。
法拉電容的特點
(1)充電速度快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上;
(2)循環使用壽命長,深度充放電循環使用次數可達1~50萬次,沒有“記憶效應”,也不存在過度放電的問題;
(3)大電流放電能力超強,能量轉換效率高,過程損失小,大電流能量循環效率≥90%;
(4)功率密度相對較低,約為300W/KG~5000W/KG,僅相當于鋰電池的1/5~1/10;
(5)產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染,是理想的綠色環保電源;
(6)充電線路簡單,無需充電電池那樣的充電電路,長期使用免維護;
(7)超低溫特性好,溫度范圍寬-40℃~+70℃;
(8)檢測方便,剩余電量可直接讀出;
(9)容量范圍通常0.01F--1000F ,而耐壓往往偏低(幾伏特到十多伏,新開發出的也不過二十多伏)。
超級電容可做成超級電容模組,適合高容量的需求。
缺點
(1)目前超級電容的耐壓均不高。實際使用中過壓保護電路必不可少。有人經常將二個到多個超級電容串接來接入大電壓環境中。這種做法是不對的。因為隨著電容的漏電,而電容的品質又不盡相同,在后期多次的充放電后容易造成局部單元過充而擊穿的現象。
(2)超級電容畢竟不是電池,存在電壓隨著放電而逐漸下降的問題,所以需要較復雜的輸出電路。