Cara Kerja Supercapacitors

Dalam posting ini kita akan memahami apa itu superkapasitor, seberapa mirip atau berbeda dengan kapasitor biasa, di mana ia digunakan dan kami akan melakukan perbandingan antara baterai dan kapasitor super untuk mengetahui mana yang lebih unggul.

Mari kita pahami dasar-dasar kapasitor biasa.

Bagaimana Kapasitor Biasa Bekerja

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang dapat menyimpan sejumlah kecil energi elektrostatis antara bahan konduktif dan dielektrik yang disisipkan.

Kami dapat mengisi dan melepaskan kapasitor dengan kecepatan tinggi karena properti ini kami menggunakannya sebagai penghambat tegangan di semua rangkaian catu daya.

Semua kapasitor memiliki beberapa spesifikasi yang dilapisi pada bodinya, seperti suhu operasi, tegangan operasi, dan nilai kapasitor yang biasanya berkisar dari beberapa pico-farad hingga beberapa ribu mikro-farad.

Kapasitor yang biasanya kita temukan pada elektronik kelas konsumen adalah keramik, poliester, kertas, dll. Kapasitor jenis ini biasanya memiliki kapasitansi rendah dalam kisaran beberapa piko-farad hingga kurang dari mikro-farad.

Yang memiliki kapasitansi lebih tinggi adalah tipe elektrolitik, yang memiliki kapasitansi mulai dari 0,1uF hingga beberapa ribu mikrofarad.

Kapasitor elektrolit meningkatkan kapasitas penyimpanan muatannya dengan menambahkan jaringan yang dibasahi dengan elektrolit kimiawi sebagai dielektrik dan salah satu sisinya dengan aluminium foil, seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Tumpukan aluminium dan tisu digulung menjadi bentuk silinder dan dimasukkan ke dalam sasis aluminium. Diameter gulungan, tinggi dan ketebalan jaringan menentukan berbagai parameter kapasitor.

Kapasitor elektrolitik terpolarisasi, yang berarti ia memiliki terminal anoda dan katoda dan kita tidak boleh menukar polaritas suplai input ke kapasitor seperti yang kita lakukan pada kapasitor jenis lain.

Cara Kerja Supercapacitors

Supercapacitor juga disebut sebagai Ultracapacitor atau kapasitor berlapis ganda. Superkapasitor memiliki kapasitas penyimpanan muatan yang sangat besar dan biasanya diukur dalam Farad (tanpa awalan mikro atau pico atau nano).

Superkapasitor dapat berkisar dari beberapa Farad hingga beberapa ribu Farad. Berbeda dengan kapasitor biasa, superkapasitor memiliki tegangan operasi yang lebih rendah, yang biasanya antara 2.5V hingga 2.7V.

Mereka terhubung secara seri dan konfigurasi paralel untuk meningkatkan throughput dari bank kapasitor.
Superkapasitor digunakan di mana baterai tidak dapat menangani tugas yang diberikan secara efisien, untuk pengereman regeneratif instan dalam kendaraan. Energi kinetik diubah menjadi energi listrik dan disimpan sebentar dan digunakan kembali untuk mengakselerasi kendaraan.

Mekanisme ini meningkatkan efisiensi kendaraan secara keseluruhan. Tetapi menggunakan baterai saja, penangkapan energinya tidak efisien. Banyak pabrikan mobil bereksperimen dengan superkapasitor yang dikombinasikan dengan baterai dan dilaporkan meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem.

Supercapacitor memiliki siklus pengisian dan pengosongan yang lebih baik dibandingkan dengan baterai. Baterai lithium-ion tipikal yang ditemukan di smartphone kami memiliki sekitar 1000 siklus pengisian dan pengosongan, sedangkan superkapasitor memiliki lebih dari 1 juta siklus pengisian dan pengosongan.

Baterai akan menurunkan kapasitas efektifnya bila baterai tersebut dikosongkan di bawah tegangan tertentu untuk waktu yang lama. Superkapasitor tidak memiliki batasan seperti itu, ia dapat mencapai nol volt.

Tetapi membiarkan kapasitor apa pun dalam jangka waktu lama seperti satu tahun atau lebih tanpa pengisian juga dapat merusak kapasitas penahanan muatannya karena beberapa reaksi kimia antara pelat kapasitor.

Konstruksi Supercapacitor:

Konstruksi superkapasitor pada dasarnya sama dengan kapasitor biasa hanya saja perbedaannya adalah jenis bahan yang digunakan dan beberapa metode digunakan untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan energi.

Superkapasitor memiliki pelat konduktif di kedua sisi separator yang dibasahi elektrolit dan separator adalah material dielektrik yang sangat tipis yang terbuat dari plastik atau karbon atau kertas.

Pemisah dibuat sangat tipis dibandingkan dengan kapasitor biasa untuk meningkatkan efisiensi perpindahan ion antar pelat.

Superkapasitor kadang-kadang disebut lapisan ganda, ini karena ketika pelat di kedua sisi terisi, ia menghasilkan muatan di kedua sisi pemisah seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Sekarang Anda akan memiliki gambaran tentang superkapasitor dan fungsi fundamentalnya.

Baterai vs Superkapasitor:

Mari kita bandingkan kepadatan energi dan berat baterai dan supercaps.

Lithium-ion dan lithium-polymer memiliki kepadatan energi tertinggi dibandingkan dengan teknologi baterai lain yang tersedia secara komersial. Inilah alasan mengapa smartphone kami dan elektronik portabel lainnya dibuat dengan li-ion / polymer.

Kepadatan energi supercaps cukup rendah dibandingkan dengan baterai lithium sehingga membuatnya ideal hanya untuk perangkat non-portabel.

Supercaps sangat bagus dalam pengisian dan pemakaian yang cepat. Hal ini tidak dapat dicapai dengan baterai karena resistansi internal yang lebih tinggi pada semua jenis baterai.

Jika kami mencoba mengosongkan baterai di luar batas amannya saat ini, kami dapat merusak baterai. Ini karena baterai memiliki resistansi internal dan menghasilkan panas. Energi panas yang dihasilkan cukup untuk membuat kerusakan permanen pada kapasitas baterai.

Dalam supercaps, resistansi internal sangat kecil, bahkan lebih kecil dari resistansi internal pada beberapa baterai mobil yang dirancang untuk memberikan arus tinggi. Kemungkinan superkapasitor rusak karena panas cukup rendah.

Baterai dapat menahan muatan untuk jangka waktu yang sangat lama, tetapi untuk supercaps self-discharge merupakan masalah dan tidak cocok untuk menyimpan energi dalam jangka waktu yang lama.

Sekarang waktunya berakhir,

Jadi yang mana yang lebih unggul? Mungkin tidak satupun dari mereka yang lebih unggul satu sama lain. Baterai memiliki portabilitas yang bagus, tetapi supercaps memiliki tingkat pengisian dan pemakaian yang sangat tinggi. Pada akhirnya, itu tergantung pada aplikasi yang kita gunakan dan ini memutuskan mana yang paling cocok.

Beri tahu kami di bagian komentar, menurut Anda apakah suatu saat superkapasitor akan menggantikan baterai karena perkembangan teknologi yang pesat.