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最近，在給一位客戶單位的產(chǎn)品做設(shè)計(jì)審核中，遇到了一個(gè)超級(jí)電容的問題，作為戶外機(jī)殼內(nèi)裝配的超級(jí)電容，惡劣的環(huán)境、長期的使用，無人值守的工作狀態(tài)，其失效總要做些預(yù)防的，但是，它的失效機(jī)理到底是什么？失效故障到底有多嚴(yán)重？對(duì)什么應(yīng)力敏感？
帶著這些問題，我查閱了中國知網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)通篇的全是夸贊超級(jí)電容如何好的文章，簡直趕上那個(gè) 60 年代末的年代了，大有一副“超級(jí)電容就是好、就是好、就是好”的架勢。但按照辯證唯物主義的思想，任何事物都有兩面性，我還就不信了，難道超級(jí)電容的唯一缺點(diǎn)就是沒有缺點(diǎn)嗎？
于是，我查閱超級(jí)電容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料，從基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、成分、工作原理出發(fā)，來分析其可能的失效機(jī)理。但限于該類器件還處于八九點(diǎn)鐘的太陽階段，人生觀價(jià)值觀還未形成，到底是會(huì)禍害人還是會(huì)造福人類成為領(lǐng)袖，都還不太看得出來，所以，以下分析僅為分析預(yù)測，有待各路諸侯高工提供案例以佐證。
超級(jí)電容采用多孔碳材料做電極，同時(shí)在相對(duì)的碳多孔電極之間充填電解質(zhì)溶液，當(dāng)在兩端施加電壓時(shí)，相對(duì)的 2 個(gè)多孔電極上分別聚集正負(fù)電子，而電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子將在電場作用下分別聚集到與正負(fù)極板相對(duì)的界面上，從而形成兩個(gè)集電層，相當(dāng)于 2 個(gè)電容器串聯(lián)。
活性碳材料具有超高比表面積，而且電解液與多孔電極間的界面距離不到 1 nm，即介質(zhì)厚度很小，從中學(xué)講過的電容計(jì)算公式里，可以推理出，電容的大小與極片之間的面積成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與極板之間的距離成反比。就是這個(gè)原因，這種結(jié)構(gòu)的電容值才可以做的很大很大。
因此，也就是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，大膽推理預(yù)測，超級(jí)電容可能會(huì)有如下類似潛在隱患，信不信由你，說不說由我，請辯證吸收，對(duì)錯(cuò)作者均不擔(dān)責(zé)。對(duì)了請感謝您自己，您的英明聽勸使您成功的避免了風(fēng)險(xiǎn)；錯(cuò)了也別怪我，明明我錯(cuò)了，您還聽還照做，是不是傻？是不是傻？
因?yàn)殡娙堇镉须娊赓|(zhì)溶液，所以會(huì)有液體的密封性問題，內(nèi)外壓差大容易導(dǎo)致泄露，因此高海拔地區(qū)使用，電容內(nèi)外壓強(qiáng)差較大會(huì)有潛在漏液風(fēng)險(xiǎn)；超級(jí)電容安裝如果采用的是焊點(diǎn)固定方式，焊接時(shí)的非自然狀態(tài)固定產(chǎn)生焊接管腳的機(jī)械應(yīng)力、橫向剪切方向的沖擊對(duì)管腳的沖擊會(huì)有類似隱患；
只要是液體，就會(huì)有高溫的沸騰、膨脹、汽化特性，因此其高溫特性會(huì)有隱患，不過很多資料上都在宣稱超級(jí)電容的高低溫特性都很好，也許可能，汽車防凍液里的乙二醇，就具有沸點(diǎn)高，冰點(diǎn)低的特點(diǎn)，不知道超級(jí)電容里是不是也有類似特性的化學(xué)玩意兒。但只要是液體，熱膨脹特性很難避免，因此，就算不沸騰，膨脹也是個(gè)麻煩，跟上一條正好對(duì)應(yīng)；而且液體化學(xué)材料，很難沒有腐蝕作用，外漏焊接極片怎么著也得是金屬的吧，不知道會(huì)不會(huì)有內(nèi)外夾擊的腐蝕性問題。
網(wǎng)上的不少資料里都說超級(jí)電容的低溫特性很好，估計(jì)其中的電解液的冰點(diǎn)應(yīng)該很低了，也算是個(gè)好消息。高溫特性又好，低溫特性也好，還得不腐蝕，還得不容易膨脹導(dǎo)致泄露，這電解液到底何方神圣？挺棒的，有機(jī)會(huì)爭取認(rèn)識(shí)一下。
超級(jí)電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，正負(fù)極之間的間距很小，不然也很難達(dá)到這么大容值，但是間距小了就帶來一個(gè)麻煩，E=U/d，間距 d 很小的時(shí)候，不大的電壓，就會(huì)在兩極之間產(chǎn)生很大的場強(qiáng)，場強(qiáng)如果超出了介質(zhì)可耐受程度，就會(huì)擊穿，因此，超級(jí)電容的耐過壓能力可能會(huì)較差。
超級(jí)電容的充電過程是電荷擇善而棲的過程，因此需要實(shí)實(shí)在在的電荷流動(dòng)，流動(dòng)的過程就不可能沒電阻，普通電解電容是化學(xué)過程，有電壓激勵(lì)了，化學(xué)反應(yīng)就會(huì)發(fā)生，阻抗特性表現(xiàn)較小，因此內(nèi)阻大，導(dǎo)致充放電的內(nèi)阻損耗和分壓可能也是個(gè)問題。
內(nèi)阻一大，順勢推理下去，高頻快充快放，內(nèi)阻上的熱消耗估計(jì)不會(huì)小，相當(dāng)于普通電容的 ESR 發(fā)熱，熱熱熱熱…
既然有電解液，自然也就有了極性問題，不知道接反了的后果是什么？沒敢試過。有誰膽大點(diǎn)，試了之后分享下切身感受，最好有圖有真相。
焊接中要是烙鐵接觸的時(shí)間久了，通過電極的熱傳導(dǎo)進(jìn)去，效果會(huì)怎樣？畫面有點(diǎn)美，不敢想。
既然是電子器件，就會(huì)有參數(shù)誤差，而且上面提到對(duì)電壓敏感，所以串聯(lián)使用，因?yàn)閰?shù)差異導(dǎo)致的電壓分壓不均衡，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生超出預(yù)期的承受電壓？
容量很大是優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是缺點(diǎn)。放電、充電電流大的高性能，對(duì)整個(gè)電通路的設(shè)計(jì)要求是防范過流，這個(gè)電流的限流控制也是個(gè)關(guān)鍵問題。貌似現(xiàn)在的純電力機(jī)車上禁用超級(jí)電容就是這個(gè)考慮。
以上問題，純粹是從其內(nèi)部成分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)幾方面推理得出的，希望未被言中，但這張烏鴉嘴經(jīng)常干出“但愿不如所料，以為未必竟如所料，卻每每恰如所料的發(fā)生了起來”的事，諸位朋友，小心謹(jǐn)慎，但求多福吧。如何防范這些隱患，打點(diǎn)賞唄先…
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