Kondensaattori on sähkövarausta varastoiva komponentti. Yleiskondensaattorin ja ultrakondensaattorin (EDLC) energian varastointiperiaate on sama: molemmat varastoivat varauksen sähköstaattisen kentän muodossa, mutta superkondensaattori soveltuu paremmin energian nopeaan vapauttamiseen ja varastointiin, erityisesti tarkkuusenergian säätöön ja välittömiin kuormituslaitteisiin.
Keskustellaan alla olevista tärkeimmistä perinteisistä superkondensaattoreista.
| Vertailukohteet | Perinteinen kondensaattori | Superkondensaattori |
| Yleiskatsaus | Perinteinen kondensaattori on staattista varausta varastoiva eriste, jolla voi olla pysyvä varaus ja jota käytetään laajalti. Se on välttämätön elektroninen komponentti elektroniikan tehon alalla. | Superkondensaattori, joka tunnetaan myös sähkökemiallisena kondensaattorina, kaksikerroskondensaattorina, kultakondensaattorina ja Faraday-kondensaattorina, on 1970- ja 1980-luvuilla kehitetty sähkökemiallinen elementti, joka varastoi energiaa polarisoimalla elektrolyyttiä. |
| Rakentaminen | Perinteinen kondensaattori koostuu kahdesta rinnakkain, mutta ei kosketuksissa toisiinsa, lähellä toisiaan olevasta metallijohtimesta (elektrodista), joiden välissä on eristävä dielektrinen materiaali. | Superkondensaattori koostuu elektrodista, elektrolyytistä (joka sisältää elektrolyyttisuolaa) ja erottimesta (joka estää positiivisen ja negatiivisen elektrodin välisen kosketuksen). Elektrodit on päällystetty aktiivihiilellä, jonka pinnalla on pieniä huokosia, jotka laajentavat elektrodien pinta-alaa ja säästävät enemmän sähköä. |
| Dielektriset materiaalit | Alumiinioksidia, polymeerikalvoja tai keraamia käytetään dielektrisinä materiaaleina kondensaattoreiden elektrodien välillä. | Superkondensaattorissa ei ole dielektristä materiaalia. Sen sijaan siinä käytetään kiinteän aineen (elektrodin) ja nesteen (elektrolyytin) rajapinnassa muodostamaa sähköistä kaksoiskerrosta dielektrisen aineen sijaan. |
| Toimintaperiaate | Kondensaattorin toimintaperiaate on, että sähkökentän voima liikuttaa varausta. Kun johtimien välissä on dielektrinen materiaali, se estää varauksen liikkumisen ja saa varauksen kerääntymään johtimeen, mikä johtaa varauksen varastointiin. | Superkondensaattorit puolestaan saavuttavat kaksikerroksisen varausenergian varastoinnin polarisoimalla elektrolyyttiä sekä redox-pseudokapasitiivisilla varauksilla. Superkondensaattoreiden energian varastointiprosessi on palautuva ilman kemiallisia reaktioita, ja siksi niitä voidaan ladata ja purkaa toistuvasti satojatuhansia kertoja. |
| Kapasitanssi | Pienempi kapasiteetti. Yleinen kapasitanssikapasiteetti vaihtelee muutamasta pF:stä useisiin tuhansiin μF:iin. | Suurempi kapasiteetti. Superkondensaattorin kapasiteetti on niin suuri, että sitä voidaan käyttää akkuna. Superkondensaattorin kapasiteetti riippuu elektrodien välisestä etäisyydestä ja elektrodien pinta-alasta. Siksi elektrodit päällystetään aktiivihiilellä pinta-alan lisäämiseksi ja suuren kapasiteetin saavuttamiseksi. |
| Energiatiheys | Matala | Korkea |
| Ominaisenergia | <0,1 Wh/kg | 1–10 Wh/kg |
| Ominaisteho | Yli 100 000 Wh/kg | yli 10 000 Wh/kg |
| Lataus-/purkausaika | Perinteisten kondensaattoreiden lataus- ja purkausajat ovat tyypillisesti 103–106 sekuntia. | Ultrakondensaattorit voivat ladata akut nopeammin, jopa 10 sekunnissa, ja varastoida enemmän varausta tilavuusyksikköä kohden kuin perinteiset kondensaattorit. Tästä syystä niitä pidetään akkujen ja elektrolyyttikondensaattoreiden välillä. |
| Lataus-/purkaussyklin käyttöikä | Lyhyempi | Pidempi (yleensä yli 100 000, jopa miljoona sykliä, yli 10 vuoden käyttöikä) |
| Lataus-/purkaustehokkuus | >95 % | 85–98 % |
| Käyttölämpötila | -20 - 70 ℃ | -40 - 70 ℃ (Paremmat erittäin alhaisen lämpötilan ominaisuudet ja laajempi lämpötila-alue) |
| Nimellisjännite | Korkeampi | Alentaa (tyypillisesti 2,5 V) |
| Maksaa | Alentaa | Korkeampi |
| Etu | Vähemmän tappiota Korkea integrointitiheys Pätö- ja loistehon säätö | Pitkä käyttöikä Erittäin suuri kapasiteetti Nopea lataus- ja purkausaika Suuri kuormitusvirta Laajempi käyttölämpötila-alue |
| Hakemus | ▶Sulava lähtövirtalähde; ▶Tehokertoimen korjaus (PFC); ▶Taajuussuodattimet, ylipäästö- ja alipäästösuodattimet; ▶Signaalien kytkentä ja irtikytkentä; ▶Moottorin käynnistimet; ▶Puskurit (ylijännitesuojat ja kohinasuodattimet); ▶Oskillaattorit. | ▶Uudet energialähteet, rautatiet ja muut kuljetussovellukset; ▶Keskeymätön virransyöttö (UPS), joka korvaa elektrolyyttikondensaattoriparistoja; ▶Virtalähde matkapuhelimille, kannettaville tietokoneille, kädessä pidettäville laitteille jne.; ▶Ladattavat sähköruuvimeisselit, jotka voidaan ladata täyteen muutamassa minuutissa; ▶Hätävalaistusjärjestelmät ja suuritehoiset sähköpulssilaitteet; ▶IC-piirit, RAM, CMOS, kellot ja mikrotietokoneet jne. |
Jos sinulla on jotain lisättävää tai muita näkemyksiä, keskustele rohkeasti kanssamme.
Julkaisun aika: 22.12.2021