超级电容(EDLC)技术指南连载(十一):超级电容的安全性

村田超级电容的安全性

1.1. UL认证(UL810A)

第4节中讲述的本公司所有的超级电容均获得了安全规格UL810A认证。

1.2. 万一短路时

超级电容即使在万一短路时,也不会发生液体泄漏、冒烟、起火、破裂。与电池不同,因为DMT/DMF系列内部能量仅为5~10J,非常小。这个能量相当于1g水的温度上升1~2°C。因此,即使发生短路,也几乎不会发热。

参考:以5.5V充电的DMF3Z5R5H474M3DTA0短路时,在极短的时间内流入120A的电流(图58)。最大电流与阻抗有关。

图58 外部发生短路时的模拟

关于使用时的发热

超级电容在充电时发热。但是超级电容的能量与电池相比很低,所以发热量也极低,多数情况下不会发生问题。但是在高输出且高频使用时需要注意。

发热量与超级电容充放电时的能量消耗量有关。超级电容的能量与电池相比很低,例如,4V 3,000 mAh的电池有40 kJ的能量,而DMF3Z5R5H474M3DTA0 (5.5V 470mF)DMT334R2S474M3DTA0 (4.2V 470mF)约只有4~7J的能量(E=1/2*CV2)。因此,充放电时的能源发热量极低。大概预估村田超级电容有1 J/K的热容量。即使能量在一瞬间全部释放(短路时),温度上升也小于10℃。此外,这个温度增加是瞬间的,通过放热能够立即降下来。

但是,如果像高频一样反复充放电,超级电容的热量将会累积,温度将会上升。上升与充放电的电流值、频率、占空比有关,此外与发热和放热平衡也有关系(图59)。

60是超级电容实际的发热例子。对DMF4B5R5G105M3DTA0 (5.5V 1,000mF)循环施加每秒5A 30ms的峰值电流时,温度逐渐上升,300秒后以3℃的上升收敛。这样的收敛也就意味着发热量和放热量相同。

图59 发热与放热

图59 发热与放热

图60 实际的发热事例

图60 实际的发热事例