什么是混合锂离子超级电容？
超级电容是相对较新的产品。这些器件的电容量很高，以数十甚至数百法拉为单位。根据定义，混合锂离子电容（LiC）是超级电容家族的一员，其结构中加入了掺杂锂离子的材料。它混合了传统超级电容的阴极和锂离子电池的阳极。由此产生的器件在功率密度和电池更高的工作电压方面展现出卓越的性能。
本文介绍了一种代表性应用，并探索了运行时间的数学计算，旨在确定此电容是否是你项目的可行解决方案。
技术提示： 以Eaton品牌的LiC为例，这种混合锂离子超级电容在发货时处于带电状态。因此必须采取预防措施，以防端子短路，从而对电容造成后续损坏。为了避免这种情况，厂商会将电容装在塑料载体中发货（如图所示）。
探索基于电容的备用电源
超级电容的一种实用应用是作为工业设备的不间断备用电源。在这种应用中，电容或串联连接的电容组可以在几分钟内为应用供电。如果主电源未能在设定的时间范围内恢复，则系统可以执行有序的系统关闭。
例如，假设系统需要连续的额定24 VDC以1.0A供电2分钟。我们允许电压在此设定点上下波动+2至-1 VDC。因此总的额定能量需求是：
能量 = 功率 x 时间 = 24 VDC x 1.0 A x 120 秒 = 2,900 瓦秒 = 2,900 W \cdot s
电容需求
知道了系统需求后，就可以寻找合适的电容了。其中涉及几个限制条件，包括：
电压
一般LiC的工作电压为3.8 VDC。此电压会随着电容的放电而降低。对于24 VDC系统，我们将选择7个串联电池（7s）。根据应用和组件的可用性以及成本，使用串联并联配置可能更有利，例如两组并联的7个串联电池（7s2p）。
电流
每个LiC都具有设计最大连续电流以及峰值冲击电流。对我们的应用而言，7s1p连接需要具有1 A连续电流的电容，而7s2p需要0.5 A。
温度
LiC技术对高温敏感。如果妥善保管，其使用寿命可达几十年。如果在极端温度下操作，其寿命则以月为单位。
电池均衡
与它们的锂离子电池兄弟产品一样，LiC必须包括电池均衡的方法。可以说7s1p的强度仅限于其最弱的部分。因此，我们希望电压在所有电池上均匀分布。这也解释了单个电池因过电压而负荷过重并进而损坏的自然趋势。这个话题超出了本帖的讨论范围。但市面上有许多电池均衡集成电路。请点击此处，查看一些评估板。你可以研究一下这些设计，看看这些系统是如何组装的。
备用电源的数学计算
按照上述说法，我们来看看7s1p系统的数学计算。我们将采取保守的方法，允许电池电压在3.8到3.3 VDC之间变化。这相当于总系统电压的范围为26.6到23.1 VDC。
对于7s1p系统，我们需要找到当电压从3.8降到3.3 VDC时能够释放2900 W \cdot s 的电容。
我们重新整理一下这个重要的区别。
我们不是在计算油箱中储存的能量！
相反，我们计算的是电压从3.8降到3.3VDC时消耗的燃料。低于3.3VDC的剩余燃料是不可用的，因为低于所需的系统电压。
我们先从选择文首所载图片中显示的220 F电容开始。
能量 = \dfrac{1}{2}CV^2
能量_{26.6 VDC} = 7 * \dfrac{1}{2}220\ C\ 3.8^2 = 11,100\ W \cdot s
能量_{23.1 VDC} = 7 * \dfrac{1}{2}220\ C\ 3.3^2 = 8,390\ W \cdot s
26.6和23.1 VDC电容储存量之间的2700 W \cdot s 差异是可用能量。我们可以不用再继续计算，因为2700 W \cdot s 值已接近我们的额定2900 W \cdot s 值。电容的规格书表明，它确实可以处理1 A的额定电流，并可以跳升到15 A。
技术提示： 能量与电压的平方成正比。因此，电压的微小变化可能会对能量产生很大的影响。在本例中，0.5 VDC的电压降低使储存的能量减少了约25%。
按今天的价格计算，假设有1000个单位的生产运行，这相当于每个单位安装7个220 F的估计成本为47.55美元（美国）。请理解这只是估算。如需获取正确报价，请联系DigiKey销售部门。
结束语
我们欢迎各位对这篇文章提供反馈。例如，你是否同意以3.3作为工作电压的限制？以上对LiC应用的能量储存方程是否正确？
你是如何在项目中使用超级电容的？
请在下方分享你的评论和建议。
诚挚祝福，
APDahlen