Конденсатор — это компонент, который накапливает электрический заряд. Принцип накопления энергии у обычных конденсаторов и суперконденсаторов (EDLC) одинаков: оба накапливают заряд в виде электростатического поля, но суперконденсатор больше подходит для быстрого высвобождения и хранения энергии, особенно для точного управления энергией и устройств мгновенной нагрузки.
Ниже мы рассмотрим основные традиционные конденсаторы и суперконденсаторы.
| Сравнительные элементы | Обычный конденсатор | Суперконденсатор |
| Обзор | Обычный конденсатор — это диэлектрик, накапливающий статический заряд, способный сохранять постоянный заряд и широко используемый в электронике. Он является незаменимым электронным компонентом в области силовой электроники. | Суперконденсатор, также известный как электрохимический конденсатор, двухслойный конденсатор, золотой конденсатор, конденсатор Фарадея, — это электрохимический элемент, разработанный в 1970-х и 1980-х годах для хранения энергии путем поляризации электролита. |
| Строительство | Обычный конденсатор состоит из двух металлических проводников (электродов), расположенных близко друг к другу параллельно, но не соприкасающихся, с изолирующим диэлектриком между ними. | Суперконденсатор состоит из электрода, электролита (содержащего электролитную соль) и сепаратора (предотвращающего контакт между положительным и отрицательным электродами). Электроды покрыты активированным углем, имеющим на своей поверхности мельчайшие поры, что увеличивает площадь поверхности электродов и позволяет экономить больше электроэнергии. |
| Диэлектрические материалы | В качестве диэлектриков между электродами в конденсаторах используются оксид алюминия, полимерные пленки или керамика. | В суперконденсаторе отсутствует диэлектрик. Вместо диэлектрика используется электрический двойной слой, образованный твердым телом (электродом) и жидкостью (электролитом) на границе раздела фаз. |
| Принцип действия | Принцип работы конденсатора заключается в том, что заряд перемещается под действием силы в электрическом поле. Когда между проводниками находится диэлектрик, он препятствует движению заряда и заставляет его накапливаться на проводнике, что приводит к накоплению заряда. | С другой стороны, суперконденсаторы обеспечивают накопление энергии за счет двойного слоя заряда путем поляризации электролита, а также за счет псевдоемкостных окислительно-восстановительных процессов. Процесс накопления энергии в суперконденсаторах обратим и не сопровождается химическими реакциями, поэтому их можно многократно заряжать и разряжать сотни тысяч раз. |
| Емкость | Меньшая вместимость. Общая емкость конденсаторов варьируется от нескольких пикофарад до нескольких тысяч мкФ. | Большая вместимость. Емкость суперконденсатора настолько велика, что его можно использовать в качестве батареи. Емкость суперконденсатора зависит от расстояния между электродами и площади их поверхности. Поэтому для увеличения площади поверхности и достижения высокой емкости электроды покрывают активированным углем. |
| Плотность энергии | Низкий | Высокий |
| Удельная энергия | <0,1 Вт·ч/кг | 1-10 Вт·ч/кг |
| Удельная мощность | 100 000+ Вт·ч/кг | 10 000+ Вт·ч/кг |
| Время зарядки/разрядки | Время зарядки и разрядки обычных конденсаторов обычно составляет 103-106 секунд. | Ультраконденсаторы способны заряжать быстрее батарей, всего за 10 секунд, и накапливать больше заряда на единицу объема, чем обычные конденсаторы. Именно поэтому их относят к категории устройств, находящихся между батареями и электролитическими конденсаторами. |
| срок службы при циклах заряда/разряда | Коротче | Длиннее (как правило, более 100 000, до 1 миллиона циклов, срок службы более 10 лет) |
| Эффективность зарядки/разрядки | >95% | 85%-98% |
| Рабочая температура | от -20 до 70℃ | от -40 до 70℃ (Улучшенные характеристики при сверхнизких температурах и более широкий температурный диапазон) |
| Номинальное напряжение | Выше | Ниже (обычно 2,5 В) |
| Расходы | Ниже | Выше |
| Преимущество | Меньше потерь Высокая плотность интеграции Регулирование активной и реактивной мощности | Долгая продолжительность жизни Сверхвысокая емкость Быстрое время зарядки и разрядки ток высокой нагрузки Более широкий диапазон рабочих температур |
| Приложение | ▶Обеспечивает бесперебойное электропитание; ▶Коррекция коэффициента мощности (PFC); ▶Частотные фильтры, фильтры верхних частот, фильтры нижних частот; ▶Связь и развязка сигналов; ▶Пусковые устройства для двигателей; ▶Буферы (сетевые фильтры и фильтры помех); ▶Осцилляторы. | ▶Новые энергетические транспортные средства, железные дороги и другие виды транспорта; ▶Источник бесперебойного питания (ИБП), заменяющий электролитические конденсаторные батареи; ▶Блок питания для мобильных телефонов, ноутбуков, портативных устройств и т. д.; ▶Аккумуляторные электрические отвертки, которые полностью заряжаются за считанные минуты; ▶Системы аварийного освещения и мощные импульсные электроприборы; ▶ИС, ОЗУ, КМОП-микросхемы, тактовые генераторы и микрокомпьютеры и т. д. |
Если у вас есть что добавить или другие соображения, пожалуйста, не стесняйтесь обсудить это с нами.
Дата публикации: 22 декабря 2021 г.