超级电容和普通电解电容,平板电容原理上没有本质的区别的,可以说是一样的东西。超级电容是没啥优势,因为原理就是变相的增加了极板面积。其实所有的电容都是一种变相的平板电容。
你说的储能上限就是我说的极限值。
a,是的,超级电容比普通电解电容来说就是更充分的利用有限的空间,变相的增加了极板面积。但是问题是电解电容无论如何也做不出这么大的极板面积。但是两者都达不到你说的储能上限。你如果能把电解电容极板做的够薄,也能说是一个超级电容。说薄是为了把问题简化,把极板看成了正方形的,所以越薄就相当于表面积越大。多孔碳类似于层析柱,我用的一个waters的柱子,里面装的是粉末,大概1-2克的重量,但是表面积却有近1000平方米。这个原理很好理解吧?1000000个1立方厘米的金属块的表面积比一个1立方米的金属块表面积大很多很多。类似的原理,一堆碳粉或者很多孔的碳比普通电解电容极板面积大了很多很多。
b,虽然你说的这种电容耐压很高,也许能达到极限,但是我们实际中怎么可能用到这么高的电压?所以更多的时候平方关系的电压不是一个电容储能的主要矛盾,而线性关系的C才是主要矛盾。当微米数量级氧化层的电介质耐压够用的时候,那么就是看哪个极板更薄,表面积更大了。不用看那么复杂,储能=0.5*C*U^2,表面积决定C,电介质厚度决定U。体积一定,极板面积越大,U则越小。你说的这个电容,容量是C,耐压是U,如果从中间锯开,上下表面连起来当一个电极,锯开的那两个面喷金属膜连起来当一个电极,这样新电容的容量是2C,耐压是1/2U(将介质耐压看成与电介质厚度成正比)。显然储能上限是原来那个大,但是如果我实际使用的时候1/2U的电压就足够用呢?两个电容都是1/2U的时候,显然新电容储能是原来那个的2倍。
理论储能是一回事(主要没有考虑实际中电介质会有电压上限,或者是我们使用的电压都是一样的),实际使用是另外一回事。你出现这个问题就是考虑的理论没考虑实际,实际中用的都是低电压大容量。即使像你说的那种电容能到储能的极限,可能用几万伏电压达到极限值时储存的能量比同体积普通电解电容大好多。可是放到电路里,用的电压都是一样的,你的电容耐压非常高,但C很小,在低电压下,反而不如C大,耐压低的电容储存的能量多。如果电介质可以承受无限高的电压不击穿,那么各种体积,极板面积的电容都能储存无限多的能量(就是说任何一种电容都比其他的没啥储能上的优势),但是换成1V的电压,这些电容储存的能量明显不一样。