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容量大竟成超级电容致命问题，预防失效有绝招
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2017-12-10
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最近，在给一位客户单位的产品做设计审核中，遇到了一个超级电容的问题，作为户外机壳内装配的超级电容，恶劣的环境、长期的使用，无人值守的工作状态，其失效总要做些预防的，但是，它的失效机理到底是什么？失效故障到底有多严重？对什么应力敏感？
带着这些问题，我查阅了中国知网，发现通篇的全是夸赞超级电容如何好的文章，简直赶上那个60年代末的年代了，大有一副“超级电容就是好、就是好、就是好”的架势。但按照辩证唯物主义的思想，任何事物都有两面性，我还就不信了，难道超级电容的唯一缺点就是没有缺点吗？
于是，我查阅超级电容的内部结构和材料，从基础的结构、成分、工作原理出发，来分析其可能的失效机理。但限于该类器件还处于八九点钟的太阳阶段，人生观价值观还未形成，到底是会祸害人还是会造福人类成为领袖，都还不太看得出来，所以，以下分析仅为分析预测，有待各路诸侯高工提供案例以佐证。
超级电容采用多孔碳材料做电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的2个多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将在电场作用下分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于2个电容器串联。
活性碳材料具有超高比表面积，而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1 nm，即介质厚度很小，从中学讲过的电容计算公式里，可以推理出，电容的大小与极片之间的面积成正比，与介质的介电常数成正比，与极板之间的距离成反比。就是这个原因，这种结构的电容值才可以做的很大很大。
因此，也就是因为这种结构和材质，大胆推理预测，超级电容可能会有如下类似潜在隐患，信不信由你，说不说由我，请辩证吸收，对错作者均不担责。对了请感谢您自己，您的英明听劝使您成功的避免了风险；错了也别怪我，明明我错了，您还听还照做，是不是傻？是不是傻？
因为电容里有电解质溶液，所以会有液体的密封性问题，内外压差大容易导致泄露，因此高海拔地区使用，电容内外压强差较大会有潜在漏液风险；超级电容安装如果采用的是焊点固定方式，焊接时的非自然状态固定产生焊接管脚的机械应力、横向剪切方向的冲击对管脚的冲击会有类似隐患；
只要是液体，就会有高温的沸腾、膨胀、汽化特性，因此其高温特性会有隐患，不过很多资料上都在宣称超级电容的高低温特性都很好，也许可能，汽车防冻液里的乙二醇，就具有沸点高，冰点低的特点，不知道超级电容里是不是也有类似特性的化学玩意儿。但只要是液体，热膨胀特性很难避免，因此，就算不沸腾，膨胀也是个麻烦，跟上一条正好对应；而且液体化学材料，很难没有腐蚀作用，外漏焊接极片怎么着也得是金属的吧，不知道会不会有内外夹击的腐蚀性问题。
带着这些问题，我查阅了中国知网，发现通篇的全是夸赞超级电容如何好的文章，简直赶上那个60年代末的年代了，大有一副“超级电容就是好、就是好、就是好”的架势。但按照辩证唯物主义的思想，任何事物都有两面性，我还就不信了，难道超级电容的唯一缺点就是没有缺点吗？
于是，我查阅超级电容的内部结构和材料，从基础的结构、成分、工作原理出发，来分析其可能的失效机理。但限于该类器件还处于八九点钟的太阳阶段，人生观价值观还未形成，到底是会祸害人还是会造福人类成为领袖，都还不太看得出来，所以，以下分析仅为分析预测，有待各路诸侯高工提供案例以佐证。
超级电容采用多孔碳材料做电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的2个多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将在电场作用下分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于2个电容器串联。
活性碳材料具有超高比表面积，而且电解液与多孔电极间的界面距离不到1 nm，即介质厚度很小，从中学讲过的电容计算公式里，可以推理出，电容的大小与极片之间的面积成正比，与介质的介电常数成正比，与极板之间的距离成反比。就是这个原因，这种结构的电容值才可以做的很大很大。
因此，也就是因为这种结构和材质，大胆推理预测，超级电容可能会有如下类似潜在隐患，信不信由你，说不说由我，请辩证吸收，对错作者均不担责。对了请感谢您自己，您的英明听劝使您成功的避免了风险；错了也别怪我，明明我错了，您还听还照做，是不是傻？是不是傻？
因为电容里有电解质溶液，所以会有液体的密封性问题，内外压差大容易导致泄露，因此高海拔地区使用，电容内外压强差较大会有潜在漏液风险；超级电容安装如果采用的是焊点固定方式，焊接时的非自然状态固定产生焊接管脚的机械应力、横向剪切方向的冲击对管脚的冲击会有类似隐患；
只要是液体，就会有高温的沸腾、膨胀、汽化特性，因此其高温特性会有隐患，不过很多资料上都在宣称超级电容的高低温特性都很好，也许可能，汽车防冻液里的乙二醇，就具有沸点高，冰点低的特点，不知道超级电容里是不是也有类似特性的化学玩意儿。但只要是液体，热膨胀特性很难避免，因此，就算不沸腾，膨胀也是个麻烦，跟上一条正好对应；而且液体化学材料，很难没有腐蚀作用，外漏焊接极片怎么着也得是金属的吧，不知道会不会有内外夹击的腐蚀性问题。
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