Hur superkapacitorer fungerar

I det här inlägget kommer vi att förstå vad en superkondensator är, hur nära likadan eller annorlunda som en vanlig kondensator, var den används och vi kommer att göra jämförelser mellan batterier och superkondensatorer för att ta reda på vilken av dem som är överlägsen.

Låt oss förstå grunderna för en vanlig kondensator.

Hur vanliga kondensatorer fungerar

En kondensator är en passiv elektronisk komponent som kan lagra liten mängd elektrostatisk energi mellan det sammanflätade ledande och dielektriska materialet.

Vi kan ladda och ladda ur kondensatorn i snabb takt på grund av den här egenskapen, vi använder dem som spänningsutjämnare i alla strömförsörjningskretsar.

Alla kondensatorer har en viss specifikation belagd på kroppen, såsom driftstemperatur, driftspänning och värdet på kondensatorn, som vanligtvis sträcker sig från få pico-farader till några tusen mikrofarader.

Kondensatorerna som vi vanligtvis hittar på elektronik av konsumentkvalitet är keramik, polyester, papper, etc. Dessa typer av kondensatorer har vanligtvis låg kapacitans inom ett par pico-farader till mindre än en mikrofarad.

Den med högre kapacitans är av elektrolytisk typ, som har kapacitans från 0,1 uF till flera tusen mikrofarader.

Den elektrolytiska kondensatorn ökar sin laddningskapacitet genom att tillsätta en vävnad indränkt med en del kemisk elektrolyt som dielektrisk och endera sidan med aluminiumfolie, som visas i figuren.

Stapeln med aluminium och vävnad rullas i cylinderform och inrymmes i aluminiumchassi. Rullens diameter, vävnadens höjd och tjocklek avgör kondensatorns olika parametrar.

De elektrolytiska kondensatorerna är polariserade, vilket innebär att den har anod- och katodterminal och vi bör inte byta ut ingångsförsörjningspolariteten till kondensatorn som vi gör på andra typer av kondensatorer.

Hur superkapacitorer fungerar

Supercapacitor kallas också som Ultracapacitor eller dubbelskiktad kondensator. Superkondensatorn har en enorm kapacitet för laddning och den mäts vanligtvis i Farad (utan mikro- eller pico- eller nano-prefix).

En superkondensator kan sträcka sig från få Farads till några tusen Farads. Till skillnad från vanliga kondensatorer har superkondensatorn lägre driftspänning, som vanligtvis ligger mellan 2,5V till 2,7V.

De är anslutna i serie och parallellkonfiguration för att öka genomströmningen från kondensatorbanken.
Superkondensatorerna används där batterierna inte kan hantera den uppgiften effektivt, för omedelbar regenerativ inbromsning i fordon. Den kinetiska energin omvandlas till elektrisk energi och lagras ett tag och återanvänds för att påskynda fordonet.

Denna mekanism förbättrar fordonets totala effektivitet. Men med batterier ensamma är energifångandet inte effektivt. Många biltillverkare experimenterar med superkondensator i kombination med batterier och enligt uppgift förbättrad systemets totala effektivitet.

Superkondensator har bättre laddnings- och urladdningscykler jämfört med batterier. Ett typiskt litiumjonbatteri som finns i våra smartphones har ungefär 1000 laddnings- och urladdningscykler, där som superkondensator har över 1 miljon laddnings- och urladdningscykler.

Batterier försämrar dess effektiva kapacitet när batteriet laddas ur under viss spänning under längre tid. En superkondensator har inga sådana gränser, den kan gå hela vägen till noll volt.

Men att lämna någon kondensator under en längre tid som ett år eller så utan laddning kan också försämra dess laddningsförmåga på grund av någon kemisk reaktion mellan kondensatorns plattor.

Konstruktion av superkondensator:

Konstruktionen av superkondensatorer är i grunden densamma som vanliga kondensatorer, bara skillnaden är vilken typ av material som används och någon metod används för att öka energilagringskapaciteten.

Superkondensatorer har ledande plattor på vardera sidan om separatorn indränkt i elektrolyt och separatorn är ett mycket tunt dielektriskt material tillverkat av plast eller kol eller papper.

Separatorn är mycket tunn jämfört med vanlig kondensator för att öka effektiviteten för jonöverföring mellan plattorna.

Superkondensatorerna kallas ibland som dubbelskikt, det beror på att när plattorna på båda sidor laddas upp producerar de laddning på vardera sidan om separatorn som visas i figuren.

Nu skulle du ha en idé om superkapacitor och dess grundläggande funktion.

Batteri kontra superkondensator:

Låt oss jämföra energitäthet och vikt i batterier och supercaps.

Litiumjon och litiumpolymer har den högsta energitätheten jämfört med annan batteriteknik som finns kommersiellt tillgänglig. Detta är anledningen till att våra smartphones och annan bärbar elektronik är byggda med li-ion / polymer.

Superdockarnas energitäthet är ganska låg jämfört med litiumbatterier, vilket gör den idealisk endast för icke-bärbara enheter.

Supercaps är mycket bra för snabb laddning och urladdning. Detta kan inte uppnås med batteri på grund av högre internt motstånd i alla typer av batterier.

Om vi ​​försöker ladda ur batteriet bortom dess säkrare strömgräns kan vi skada batteriet. Detta beror på att batterierna har internt motstånd och genererar värme. Den genererade termiska energin räcker för att skapa oåterkallelig skada på batterikapaciteten.

I supercaps är internt motstånd mycket litet, till och med mindre än internt motstånd i vissa bilbatterier som är konstruerade för att ge hög ström. Chansen att superkondensator skadas på grund av termisk är ganska låg.

Batterierna kan hålla laddningen under mycket lång tid, men för supercaps är självurladdning ett problem och lämpar sig inte för att lagra energi under lång tid.

Nu är det avslutningstid,

Så vilken av dem är överlägsen? Förmodligen är ingen av dem överlägsna varandra. Batterierna har bra bärbarhet, men supercaps har mycket hög laddnings- och urladdningshastighet. I slutet av dagen beror det på applikationen vad vi använder och detta avgör vilken av dem som är bäst lämpad.

Låt oss veta i kommentarsektionen, tror du att superkondensatorer en dag kommer att byta batterier på grund av snabb teknikutveckling.