Kondenzátor je součástka, která ukládá elektrický náboj. Princip ukládání energie u obecných kondenzátorů a ultrakondenzátorů (EDLC) je stejný, oba ukládají náboj ve formě elektrostatického pole, ale superkondenzátor je vhodnější pro rychlé uvolnění a ukládání energie, zejména pro přesné řízení energie a zařízení s okamžitou zátěží.
Pojďme si níže probrat hlavní konvenční kondenzátory a superkondenzátory.
| Porovnávací položky | Konvenční kondenzátor | Superkondenzátor |
| Přehled | Konvenční kondenzátor je dielektrikum pro ukládání statického náboje, které může mít trvalý náboj a je široce používáno. Je nepostradatelnou elektronickou součástí v oblasti elektronické energie. | Superkondenzátor, známý také jako elektrochemický kondenzátor, dvouvrstvý kondenzátor, zlatý kondenzátor, Faradayův kondenzátor, je elektrochemický prvek vyvinutý v 70. a 80. letech 20. století pro ukládání energie polarizací elektrolytu. |
| Konstrukce | Konvenční kondenzátor se skládá ze dvou kovových vodičů (elektrod), které jsou blízko sebe paralelně, ale nejsou v kontaktu, s izolačním dielektrikem mezi nimi. | Superkondenzátor se skládá z elektrody, elektrolytu (obsahujícího elektrolytickou sůl) a separátoru (zabraňujícího kontaktu mezi kladnou a zápornou elektrodou). Elektrody jsou potaženy aktivním uhlím, které má na svém povrchu drobné póry, které zvětšují povrch elektrod a šetří tak více elektřiny. |
| Dielektrické materiály | Jako dielektrika mezi elektrodami v kondenzátorech se používá oxid hlinitý, polymerní filmy nebo keramika. | Superkondenzátor nemá dielektrikum. Místo toho používá na rozhraní místo dielektrika elektrickou dvojitou vrstvu tvořenou pevnou látkou (elektrodou) a kapalinou (elektrolytem). |
| Princip činnosti | Princip činnosti kondenzátoru spočívá v tom, že náboj se pohybuje silou v elektrickém poli. Pokud je mezi vodiči dielektrikum, brání pohybu náboje a způsobuje jeho hromadění na vodiči, což vede k jeho ukládání. | Superkondenzátory na druhou stranu dosahují dvouvrstvého ukládání energie náboje polarizací elektrolytu a také redoxními pseudokapacitními náboji. Proces ukládání energie v superkondenzátorech je reverzibilní bez chemických reakcí, a proto je lze opakovaně nabíjet a vybíjet stovky tisíckrát. |
| Kapacita | Menší kapacita. Obecná kapacitní kapacita se pohybuje od několika pF do několika tisíc μF. | Větší kapacita. Kapacita superkondenzátoru je tak velká, že jej lze použít jako baterii. Kapacita superkondenzátoru závisí na vzdálenosti mezi elektrodami a na jejich povrchu. Proto jsou elektrody potaženy aktivním uhlím, aby se zvětšila jejich plocha a dosáhlo se vysoké kapacity. |
| Hustota energie | Nízký | Vysoký |
| Měrná energie | <0,1 Wh/kg | 1–10 Wh/kg |
| Měrný výkon | 100 000+ Wh/kg | 10 000+ Wh/kg |
| Doba nabíjení/vybíjení | Doby nabíjení a vybíjení konvenčních kondenzátorů jsou typicky 103-106 sekund. | Ultrakondenzátory dokáží nabíjet rychleji než baterie, a to již za 10 sekund, a ukládat více náboje na jednotku objemu než běžné kondenzátory. Proto jsou považovány za něco mezi bateriemi a elektrolytickými kondenzátory. |
| Životnost cyklu nabíjení/vybíjení | Kratší | Delší (obecně 100 000+, až 1 milion cyklů, více než 10 let používání) |
| Účinnost nabíjení/vybíjení | >95 % | 85 %–98 % |
| Provozní teplota | -20 až 70 °C | -40 až 70 °C (Lepší vlastnosti pro velmi nízké teploty a širší teplotní rozsah) |
| Jmenovité napětí | Vyšší | Spodní (obvykle 2,5 V) |
| Náklady | Spodní | Vyšší |
| Výhoda | Menší ztráty Vysoká hustota integrace Řízení činného a jalového výkonu | Dlouhá životnost Ultra vysoká kapacita Rychlé nabíjení a vybíjení Vysoký zatěžovací proud Širší rozsah provozních teplot |
| Aplikace | ▶ Plynulý výstupní zdroj napájení; ▶Korekce účiníku (PFC); ▶Frekvenční filtry, horní propust, dolní propust; ▶Vazba a odpojení signálu; ▶Spouštěče motorů; ▶Vyrovnávací paměti (přepěťové ochrany a odrušovací filtry); ▶Oscilátory. | ▶Vozidla s novými zdroji energie, železnice a další dopravní aplikace; ▶Zdroj nepřerušitelného napájení (UPS), který nahrazuje baterie elektrolytických kondenzátorů; ▶Napájení pro mobilní telefony, notebooky, kapesní zařízení atd.; ▶Dobíjecí elektrické šroubováky, které lze plně nabít během několika minut; ▶Nouzové osvětlovací systémy a vysoce výkonná elektrická pulzní zařízení; ▶Integrované obvody, RAM, CMOS, hodiny a mikropočítače atd. |
Pokud máte co dodat nebo jiné postřehy, neváhejte s námi diskutovat.
Čas zveřejnění: 22. prosince 2021