Bagaimana Supercapacitors Berfungsi

Dalam posting ini kita akan memahami apa itu supercapacitor, seberapa dekat atau berbeza dengan kapasitor biasa, di mana ia digunakan dan kita akan melakukan perbandingan antara bateri dan super-kapasitor untuk mengetahui mana dari mereka yang lebih unggul.

Mari kita fahami asas-asas kapasitor biasa.

Bagaimana Kapasitor Biasa Berfungsi

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang dapat menyimpan sejumlah kecil tenaga elektrostatik antara bahan konduktif dan dielektrik interleaved.

Kami dapat mengecas dan melepaskan kapasitor pada kadar yang cepat kerana sifat ini kami menggunakannya sebagai penghilang voltan di semua litar bekalan kuasa.

Semua kapasitor mempunyai beberapa spesifikasi yang dilapisi pada badan, seperti suhu operasi, voltan operasi, dan nilai kapasitor yang biasanya berkisar dari beberapa pico-farad hingga beberapa ribu mikro-farad.

Kapasitor yang biasanya kita dapati pada elektronik kelas pengguna adalah seramik, poliester, kertas, dan lain-lain. Kapasitor jenis ini biasanya mempunyai kapasitansi rendah dalam julat beberapa pico-farad hingga kurang daripada mikro-farad.

Kapasitansi yang lebih tinggi adalah jenis elektrolitik, yang mempunyai kapasitansi antara 0.1uF hingga beberapa ribu mikrofarad.

Kapasitor elektrolitik meningkatkan kapasiti penyimpanan muatannya dengan menambahkan tisu yang direndam dengan beberapa elektrolit kimia sebagai dielektrik dan salah satu sisi dengan aluminium foil, seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Tumpukan aluminium dan tisu digulung ke dalam bentuk silinder dan dimasukkan ke dalam casis aluminium. Diameter gulungan, tinggi dan ketebalan tisu menentukan pelbagai parameter kapasitor.

Kapasitor elektrolit terpolarisasi, yang bermaksud ia mempunyai terminal anod dan katod dan kita tidak boleh menukar polaritas bekalan input ke kapasitor seperti yang kita lakukan pada jenis kapasitor lain.

Bagaimana Supercapacitors Berfungsi

Supercapacitor juga disebut sebagai Ultracapacitor atau kapasitor berlapis dua. Supercapacitor mempunyai kapasiti menyimpan cas besar dan biasanya diukur dalam Farad (tanpa awalan mikro atau pico atau nano).

Kapasitor super dapat terdiri dari beberapa Farad hingga beberapa ribu Farad. Tidak seperti kapasitor biasa, supercapacitor mempunyai voltan operasi yang lebih rendah, yang biasanya antara 2.5V hingga 2.7V.

Mereka dihubungkan dalam konfigurasi siri dan selari untuk meningkatkan throughput dari bank kapasitor.
Kapasitor super digunakan di mana bateri tidak dapat menangani tugas yang diberikan dengan cekap, untuk pengereman regeneratif segera di dalam kenderaan. Tenaga kinetik ditukarkan menjadi tenaga elektrik dan disimpan seketika dan digunakan semula untuk mempercepat kenderaan.

Mekanisme ini meningkatkan kecekapan keseluruhan kenderaan. Tetapi menggunakan bateri sahaja, penangkapan tenaga tidak cekap. Banyak pengeluar kereta bereksperimen dengan supercapacitor dalam kombinasi dengan bateri dan dilaporkan meningkatkan kecekapan keseluruhan sistem.

Supercapacitor mempunyai kitaran pengisian dan pengosongan yang lebih baik berbanding dengan bateri. Bateri lithium-ion khas yang terdapat di telefon pintar kami mempunyai kira-kira 1000 kitaran pengecasan dan pengosongan, di mana sebagai supercapacitor mempunyai lebih dari 1 juta kitaran pengecasan dan pengosongan.

Bateri merosot kapasiti efektif apabila bateri habis di bawah voltan tertentu untuk jangka masa yang panjang. Supercapacitor tidak mempunyai had seperti itu sehingga boleh mencapai sifar volt.

Tetapi membiarkan kapasitor dalam jangka masa yang lama seperti setahun atau lebih tanpa pengecasan juga boleh merosot kapasiti penahan casnya kerana beberapa tindak balas kimia antara plat kapasitor.

Pembinaan Supercapacitor:

Pembinaan superkapasitor pada dasarnya sama dengan kapasitor biasa, hanya perbezaannya adalah jenis bahan yang digunakan dan beberapa kaedah digunakan untuk meningkatkan kapasiti penyimpanan tenaga.

Supercapacitors mempunyai plat konduktif di kedua sisi pemisah yang direndam dalam elektrolit dan pemisah adalah bahan dielektrik yang sangat nipis yang terbuat dari plastik atau karbon atau kertas.

Pemisah dibuat sangat nipis dibandingkan dengan kapasitor biasa untuk meningkatkan kecekapan pemindahan ion antara plat.

Supercapacitor kadang-kadang disebut sebagai lapisan ganda, ini kerana apabila plat di kedua-dua sisi mengisi, ia menghasilkan muatan di kedua-dua sisi pemisah seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Sekarang anda akan mempunyai idea mengenai supercapacitor dan fungsi asasnya.

Bateri vs Supercapacitor:

Mari bandingkan ketumpatan dan berat tenaga dalam bateri dan supercap.

Lithium-ion dan lithium-polymer mempunyai ketumpatan tenaga tertinggi berbanding dengan teknologi bateri lain yang tersedia secara komersial. Inilah sebab mengapa telefon pintar dan elektronik mudah alih kami dibina dengan li-ion / polimer.

Ketumpatan tenaga supercaps cukup rendah berbanding dengan bateri lithium sehingga menjadikannya ideal hanya untuk peranti yang tidak mudah alih.

Supercaps sangat baik dalam pengisian dan pemakaian cepat. Ini tidak dapat dicapai dengan bateri kerana rintangan dalaman yang lebih tinggi dalam semua jenis bateri.

Sekiranya kita cuba mengeluarkan bateri melebihi had arus yang lebih selamat, kita mungkin merosakkan bateri. Ini kerana bateri mempunyai ketahanan dalaman dan menghasilkan haba. Tenaga terma yang dihasilkan cukup untuk membuat kerosakan yang tidak dapat dipulihkan pada kapasiti bateri.

Dalam supercaps, rintangan dalaman sangat kecil, bahkan lebih kecil daripada rintangan dalaman pada beberapa bateri kenderaan yang dirancang untuk memberikan arus tinggi. Kemungkinan supercapacitor menjadi rosak kerana termal cukup rendah.

Bateri dapat menahan cas untuk jangka waktu yang sangat lama, tetapi untuk pengisian diri supercaps adalah masalah dan tidak sesuai untuk menyimpan tenaga untuk jangka waktu yang lama.

Sekarang masa kesimpulannya,

Oleh itu, yang mana satu yang lebih hebat? Mungkin tidak ada yang lebih hebat antara satu sama lain. Bateri mempunyai kemudahan mudah alih tetapi, supercap mempunyai kadar pengisian dan pengosongan yang sangat tinggi. Pada akhirnya, bergantung pada aplikasi apa yang kita gunakan dan ini memutuskan mana yang paling sesuai.

Beri tahu kami di bahagian komen, adakah anda fikir supercapacitors suatu hari akan menggantikan bateri kerana perkembangan teknologi yang pesat.