Kondensatorius yra komponentas, kaupiantis elektros krūvį. Bendrojo kondensatoriaus ir ultrakondensatoriaus (EDLC) energijos kaupimo principas yra tas pats: abu kaupia krūvį elektrostatinio lauko pavidalu, tačiau superkondensatorius labiau tinka greitam energijos išleidimui ir kaupimui, ypač tiksliam energijos valdymui ir momentinės apkrovos įrenginiams.
Aptarkime pagrindinius įprastus superkondensatorius.
| Palyginimo elementai | Įprastinis kondensatorius | Superkondensatorius |
| Apžvalga | Įprastas kondensatorius yra statinio krūvio kaupimo dielektrikas, galintis turėti nuolatinį krūvį ir yra plačiai naudojamas. Tai nepakeičiamas elektroninis komponentas elektroninės galios srityje. | Superkondensatorius, dar žinomas kaip elektrocheminis kondensatorius, dvigubo sluoksnio kondensatorius, aukso kondensatorius, Faradėjaus kondensatorius, yra elektrocheminis elementas, sukurtas nuo XX a. 8-ojo ir 9-ojo dešimtmečių, skirtas energijai kaupti poliarizuojant elektrolitą. |
| Statyba | Įprastą kondensatorių sudaro du metaliniai laidininkai (elektrodai), esantys arti vienas kito lygiagrečiai, bet nesiliečiantys, o tarp jų – izoliacinis dielektrikas. | Superkondensatorių sudaro elektrodas, elektrolitas (kuriame yra elektrolito druskos) ir separatorius (apsaugantis nuo kontakto tarp teigiamo ir neigiamo elektrodų). Elektrodai padengti aktyvuota anglimi, kurios paviršiuje yra mažytės poros, kurios padidina elektrodų paviršiaus plotą ir taupo daugiau elektros energijos. |
| Dielektrinės medžiagos | Kondensatoriuose tarp elektrodų dielektrikai naudojami aliuminio oksidas, polimerinės plėvelės arba keramika. | Superkondensatorius neturi dielektriko. Vietoj dielektriko jame naudojamas dvigubas elektrinis sluoksnis, kurį sudaro kietoji medžiaga (elektrodas) ir skystis (elektrolitas) sąsajoje. |
| Veikimo principas | Kondensatoriaus veikimo principas yra tas, kad krūvis bus judinamas elektrinio lauko jėgos, kai tarp laidininkų yra dielektrikas, tai trukdo krūvio judėjimui ir priverčia krūvį kauptis ant laidininko, todėl kaupiasi krūvis. | Kita vertus, superkondensatoriai pasiekia dvigubo sluoksnio krūvio energijos kaupimą poliarizuodami elektrolitą, taip pat redokso pseudotalpinius krūvius. Superkondensatorių energijos kaupimo procesas yra grįžtamas be cheminių reakcijų, todėl juos galima pakartotinai įkrauti ir iškrauti šimtus tūkstančių kartų. |
| Talpa | Mažesnė talpa. Bendra talpos vertė svyruoja nuo kelių pF iki kelių tūkstančių μF. | Didesnė talpa. Superkondensatoriaus talpa yra tokia didelė, kad jį galima naudoti kaip bateriją. Superkondensatoriaus talpa priklauso nuo atstumo tarp elektrodų ir elektrodų paviršiaus ploto. Todėl elektrodai yra padengti aktyvuota anglimi, kad būtų padidintas paviršiaus plotas ir pasiekta didelė talpa. |
| Energijos tankis | Žemas | Aukštas |
| Specifinė energija | <0,1 Wh/kg | 1–10 Wh/kg |
| Specifinė galia | 100 000+ Wh/kg | 10 000+ Wh/kg |
| Įkrovimo / iškrovimo laikas | Įprastų kondensatorių įkrovimo ir iškrovimo laikas paprastai yra 103–106 sekundės. | Ultrakondensatoriai gali įkrauti greičiau nei baterijos – vos per 10 sekundžių – ir sukaupti daugiau krūvio tūrio vienete nei įprasti kondensatoriai. Todėl jie laikomi tarp baterijų ir elektrolitinių kondensatorių. |
| Įkrovimo / iškrovimo ciklo trukmė | Trumpesnis | Ilgiau (paprastai 100 000 ir daugiau, iki 1 milijono ciklų, daugiau nei 10 metų naudojimo) |
| Įkrovimo / iškrovimo efektyvumas | >95% | 85–98 % |
| Darbinė temperatūra | -20–70 ℃ | -40–70 ℃ (Geresnės itin žemos temperatūros charakteristikos ir platesnis temperatūrų diapazonas) |
| Nominali įtampa | Aukštesnis | Žemutinis (paprastai 2,5 V) |
| Kaina | Žemutinis | Aukštesnis |
| Privalumas | Mažiau nuostolių Didelis integracijos tankis Aktyviosios ir reaktyviosios galios valdymas | Ilgas tarnavimo laikas Itin didelė talpa Greitas įkrovimo ir iškrovimo laikas Didelė apkrovos srovė Platesnis darbinės temperatūros diapazonas |
| Paraiška | ▶ Sklandus išvesties maitinimas; ▶Galios koeficiento korekcija (PFC); ▶ Dažnio filtrai, aukšto dažnio, žemo dažnio filtrai; ▶Signalų sujungimas ir atjungimas; ▶Variklių starteriai; ▶ Buferiai (viršįtampių apsaugos ir triukšmo filtrai); ▶Osciliatoriai. | ▶Naujos energijos transporto priemonės, geležinkeliai ir kitos transporto priemonės; ▶Nepertraukiamo maitinimo šaltinis (UPS), pakeičiantis elektrolitinių kondensatorių baterijas; ▶Maitinimo šaltiniai mobiliesiems telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams, delniniams įrenginiams ir kt.; ▶Įkraunami elektriniai atsuktuvai, kuriuos galima visiškai įkrauti per kelias minutes; ▶Avarinio apšvietimo sistemos ir didelės galios elektros impulsų įtaisai; ▶ Integrinės grandinės, RAM, CMOS, laikrodžiai ir mikrokompiuteriai ir kt. |
Jei turite ką nors pridurti ar kitų įžvalgų, nedvejodami aptarkite su mumis.
Įrašo laikas: 2021 m. gruodžio 22 d.