Конденсатор – це компонент, який накопичує електричний заряд. Принцип накопичення енергії у звичайного конденсатора та ультраконденсатора (EDLC) однаковий: обидва накопичують заряд у формі електростатичного поля, але суперконденсатор більше підходить для швидкого вивільнення та накопичення енергії, особливо для прецизійного керування енергією та пристроїв миттєвого навантаження.
Давайте обговоримо основні звичайні конденсатори та суперконденсатори нижче.
| Порівняльні елементи | Звичайний конденсатор | Суперконденсатор |
| Огляд | Звичайний конденсатор — це діелектрик, що накопичує статичний заряд, який може мати постійний заряд і широко використовується. Він є незамінним електронним компонентом у галузі електронної потужності. | Суперконденсатор, також відомий як електрохімічний конденсатор, двошаровий конденсатор, золотий конденсатор, конденсатор Фарадея, — це електрохімічний елемент, розроблений у 1970-х та 1980-х роках для накопичення енергії шляхом поляризації електроліту. |
| Будівництво | Звичайний конденсатор складається з двох металевих провідників (електродів), які розташовані близько один до одного паралельно, але не контактують, з ізоляційним діелектриком між ними. | Суперконденсатор складається з електрода, електроліту (що містить сіль електроліту) та сепаратора (що запобігає контакту між позитивним і негативним електродами). Електроди покриті активованим вугіллям, яке має крихітні пори на своїй поверхні, щоб розширити площу поверхні електродів та заощадити більше електроенергії. |
| Діелектричні матеріали | Як діелектрики між електродами в конденсаторах використовуються оксид алюмінію, полімерні плівки або кераміка. | Суперконденсатор не має діелектрика. Натомість він використовує подвійний електричний шар, утворений твердим тілом (електродом) та рідиною (електролітом) на межі розділу замість діелектрика. |
| Принцип дії | Принцип роботи конденсатора полягає в тому, що заряд переміщується під дією сили електричного поля. Коли між провідниками є діелектрик, він перешкоджає руху заряду та змушує його накопичуватися на провіднику, що призводить до накопичення заряду. | Суперконденсатори, з іншого боку, досягають двошарового накопичення енергії заряду шляхом поляризації електроліту, а також шляхом окисно-відновних псевдоємнісних зарядів. Процес накопичення енергії в суперконденсаторах є оборотним без хімічних реакцій, тому їх можна багаторазово заряджати та розряджати сотні тисяч разів. |
| Ємність | Менша місткість. Загальна ємність ємності коливається від кількох пФ до кількох тисяч мкФ. | Більша місткість. Ємність суперконденсатора настільки велика, що його можна використовувати як акумулятор. Ємність суперконденсатора залежить від відстані між електродами та площі поверхні електродів. Тому електроди покривають активованим вугіллям, щоб збільшити площу поверхні та досягти високої ємності. |
| Щільність енергії | Низький | Високий |
| Питома енергія | <0,1 Вт·год/кг | 1-10 Вт·год/кг |
| Питома потужність | 100 000+ Вт·год/кг | 10 000+ Вт·год/кг |
| Час заряджання/розряджання | Час заряджання та розряджання звичайних конденсаторів зазвичай становить 103-106 секунд. | Ультраконденсатори можуть заряджатися швидше, ніж акумулятори, всього за 10 секунд, і зберігати більше заряду на одиницю об'єму, ніж звичайні конденсатори. Саме тому їх розглядають як щось середнє між акумуляторами та електролітичними конденсаторами. |
| Термін служби циклу заряду/розряду | Коротше | Довший (зазвичай 100 000+, до 1 мільйона циклів, понад 10 років застосування) |
| Ефективність заряджання/розряджання | >95% | 85%-98% |
| Робоча температура | від -20 до 70℃ | від -40 до 70℃ (Кращі характеристики за наднизьких температур та ширший діапазон температур) |
| Номінальна напруга | Вища | Нижня (зазвичай 2,5 В) |
| Вартість | Нижня | Вища |
| Перевага | Менше втрат Висока щільність інтеграції Контроль активної та реактивної потужності | Тривалий термін служби Надзвичайно висока ємність Швидкий час заряджання та розряджання Високий струм навантаження Ширший діапазон робочих температур |
| Застосування | ▶Вихідне плавне живлення; ▶Корекція коефіцієнта потужності (PFC); ▶Частотні фільтри, фільтри високих частот, фільтри низьких частот; ▶Зв'язування та розв'язування сигналів; ▶Пускачі двигунів; ▶Буфери (фільтри перенапруги та фільтри перешкод); ▶Осцилятори. | ▶Транспортні засоби на нових джерелах енергії, залізниці та інші транспортні застосування; ▶Джерело безперебійного живлення (ДБЖ), що замінює електролітичні конденсаторні батареї; ▶Джерело живлення для мобільних телефонів, ноутбуків, портативних пристроїв тощо; ▶Акумуляторні електричні викрутки, які можна повністю зарядити за лічені хвилини; ▶Системи аварійного освітлення та потужні імпульсні електричні пристрої; ▶Інтегральні схеми, оперативна пам'ять, КМОП, годинники та мікрокомп'ютери тощо. |
Якщо у вас є щось додати або інші ідеї, будь ласка, обговоріть це з нами.
Час публікації: 22 грудня 2021 р.