Perbedaan Antara Kapasitor dan superkapasitor

Ada dua faktor penting yang menjadi ciri perangkat penyimpanan daya – kepadatan energi dan kepadatan daya. Kepadatan energi menunjukkan jumlah energi yang dapat disimpan unit per unit massa (atau volume) perangkat, sedangkan kepadatan daya diwakili oleh jumlah energi yang dapat diberikan unit kepada konsumen dalam waktu (sekali lagi, per satuan massa atau volume perangkat).

Baterai paling umum digunakan pada perangkat portabel karena kemampuannya menyimpan energi dalam jumlah besar (yang berarti memiliki kepadatan energi yang tinggi). Namun, mereka memiliki kepadatan daya yang rendah, tidak seperti kapasitor yang dapat menghantarkan energi dalam jumlah besar dalam waktu singkat, tetapi tidak dapat menyimpannya.

Super kapasitor, ultrakapasitor, atau elektrokimia lapisan ganda kapasitor (EDLC) berbeda dari kapasitor konvensional dalam hal ini memiliki kapasitas dan kepadatan energi yang jauh lebih tinggi, sementara pada saat yang sama memiliki kepadatan daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai. Sifat-sifatnya tambahan adalah resistensi serial kecil yang setara (ESR), umur panjang dan dimensi fisik kecil dan massa. Karakteristik ini menjadikannya sumber daya yang nyaman untuk perangkat yang membutuhkan daya tinggi dan daya tahan unit daya.

Pengertian Kapasitor

Kapasitor adalah elemen listrik pasif, yang mengakumulasi energi di medan listrik antara dua elektroda penghantar. Proses akumulasi energi dalam kapasitor (pengisian kapasitor) melibatkan akumulasi muatan polaritas yang berlawanan pada elektroda kapasitor, sehingga menghasilkan perbedaan potensial antara elektroda. Kapasitor terdiri dari dua elektroda logam dan dielektrik di antaranya yang memastikan bahwa tidak ada perpindahan muatan secara langsung dari satu elektroda ke elektroda lainnya. Muatan listrik dapat berpindah dari satu elektroda ke elektroda lain melalui sirkuit eksternal di mana kapasitor dihubungkan. Ketika sirkuit eksternal kapasitor dilepas, elektroda tetap terisi. Muatan yang dikumpulkan pada elektroda menarik satu sama lain dan menghasilkan medan listrik di antara mereka.

Kapasitor elektrostatik (kapasitor dengan pemisah kering) dianggap sebagai fase pengembangan pertama. Juga dikenal sebagai kapasitor klasik, mereka ditandai dengan kapasitansi yang sangat rendah dan aplikasi utama mereka adalah dalam teknologi radio dan penyaringan. Ukurannya berkisar dari beberapa pico-farad (pf) hingga mikrofarad rendah (μF).

Tahap kedua diwakili oleh kapasitor elektrolitik (mengandung elektrolit (cairan konduktif) antara dielektrik dan elektroda) yang memberikan kapasitansi lebih tinggi (diberi peringkat dalam mikrofarad μF). Kapasitor ini digunakan untuk menyaring, menyangga dan menghubungkan sinyal. Mereka memiliki konstruksi sel yang mirip dengan baterai, tetapi anoda dan katoda terbuat dari bahan yang sama. Tipe ketiga adalah superkapasitor, diberi peringkat dalam farad (ribuan kali lebih tinggi dari kapasitor elektrolitik).kapasitor

Fungsi Kapasitor

Kapasitor dapat memiliki fungsi-fungsi berikut:

  1. Dekoupling – mencegah kopling yang tidak diinginkan (transfer arus / energi), pada saat yang sama menjaga stabilitas tegangan
  2. Penyaringan – menghapus / mengurangi frekuensi yang tidak diinginkan
  3. Kopling – blok komponen DC, sehingga memisahkan level tegangan yang berbeda
  4. Pengaturan waktu dan pembentukan gelombang – dapat membantu dalam membangun sirkuit pengaturan waktu (penundaan)

Pengertian Superkapasitor

Kapasitor lapisan ganda listrik / elektrokimia adalah perangkat penyimpanan energi yang unik, karena memiliki kapasitas yang jauh lebih besar daripada kapasitor konvensional dan kepadatan daya yang jauh lebih tinggi daripada baterai. Ini berarti dapat digunakan sebagai catu daya cadangan untuk perangkat elektronik, penyeimbangan muatan, inisiasi atau akselerasi motor kendaraan hibrida, dan menyimpan listrik dari pembangkit listrik tenaga surya atau angin.

Super kapasitor terdiri dari dua elektroda logam yang telah mengalami banyak lapisan karbon nanopori aktif, dan di antara mereka ada membran elektrolit. Arang aktif adalah bubuk yang terdiri dari fragmen yang sangat kecil dan bundar yang bersama-sama membentuk struktur seperti spons dengan bundel nano-meter, yang menghasilkan permukaan elektroda efektif besar beberapa ratus m2 / g.

Setiap lapisan karbon aktif cukup konduktif, menghasilkan resistansi internal superkapasitor yang rendah, sementara kontak antara lapisan yang berdekatan mewakili beberapa jenis dielektrik, dengan ketebalan urutan nanometer dan dapat menahan tegangan 2 hingga 3. volt. Permukaan elektroda efektif tinggi dan jumlah maksimum “dielektrik” menghasilkan kapasitansi yang sangat tinggi. Super kapasitor untuk tegangan dan arus yang lebih tinggi dibuat dengan menghubungkan beberapa super kapasitor secara seri atau paralel.

Karbon aktif bukan bahan yang paling cocok untuk penggunaan super kapasitor. Yaitu, dimensi elektron bebas seringkali lebih besar dari pori-pori dalam karbon aktif, sehingga pori-pori tidak dapat menerimanya, sehingga membatasi kapasitas penyimpanan. Penelitian hari ini difokuskan pada menemukan bahan yang akan menawarkan permukaan yang lebih efektif.superkapasitor

Kelebihan superkapasitor

Super kapasitor memiliki keunggulan sebagai berikut:

  1. Siklus hidup yang sangat panjang – bahkan setelah ratusan ribu siklus pengisian dan pemakaian, sifat superkapasitor lambat mengalami degradasi dan tidak dapat dipakai dan menua karena baterai elektrokimia
  2. Impedansi rendah (ESR) – kopling paralel dengan baterai elektrokimia dapat meningkatkan kinerja pada arus impuls
  3. Pengisian dan pengosongan cepat – tidak seperti baterai yang dapat diisi ulang, supekapasitor dengan impedansi rendah mengisi dalam beberapa detik
  4. Pengisian mudah – tidak perlu deteksi hingga akhir pengisian karena tidak ada bahaya kelebihan muatan
  5. Viabilitas penghematan penyimpanan – harga rendah per siklus pengisian / pengosongan, dan sejumlah besar siklus mengimbangi kepadatan energi yang lebih rendah
  6. Super kapasitor dapat menggantikan sejumlah besar kapasitor konvensional
  7. Penurunan voltase berkurang dibandingkan dengan perangkat yang menggunakan baterai tanpa supercapacitor secara paralel
  8. Pengisian tidak terbatas (tidak seperti baterai isi ulang)
  9. Kisaran suhu yang meningkat – memungkinkan penggunaan baterai pada suhu yang sangat rendah
  10. Tidak ada reaksi kimia pada elektroda – penuaan yang lebih lambat dan degradasi sifat dibandingkan dengan baterai dan tidak ada pemanasan yang signifikan
  11. Memenuhi standar ekologis
  12. Peningkatan keamanan – superkapasitor tidak meledak karena kelebihan beban

Kekurangan superkapasitor :

  1. Kepadatan energi rendah – sekitar seperlima (hingga sepersepuluh) dari baterai elektrokimia
  2. Tegangan rendah – perlu dihubungkan secara seri untuk mendapatkan nilai tegangan yang lebih tinggi
  3. Pelepasan linear – seluruh spektrum energi tidak dapat digunakan dan, tergantung pada aplikasinya, tidak semua energi tersedia
  4. Debit diri lebih besar

Apa Perbedaan Antara Kapasitor dan superkapasitor

1. Desain Kapasitor dan Super Kapasitor

Kapasitor konvensional dirancang oleh dua elektroda dan isolator. Elektron berpindah dari satu elektroda ke elektroda lainnya, dan muatannya dipisahkan oleh dielektrik padat (keramik, kaca, film plastik, kertas, aluminium oksida) di antara elektroda. Dalam superkapasitor, elektroda dilapisi dengan karbon aktif dan bukannya dielektrik padat, kedua elektroda dipisahkan oleh elektrolit cair.

2. Parameter Kapasitor dan Super Kapasitor

Kapasitor-super memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi daripada kapasitor normal (konvensional <0,1; superkapasitor 1-10 Wh / kg). Spesifikasi lainnya adalah waktu pengisian dan pengosongan yang lebih cepat, daya spesifik yang lebih rendah (W / kg), rentang suhu operasi yang lebih luas, arus impuls yang lebih rendah, tegangan pengoperasian yang terbatas, dll.

3. Aplikasi Kapasitor dan superkapasitor

Kapasitor dan super kapasitor menemukan aplikasi dalam segmen yang berbeda – kapasitor sering digunakan sebagai alat penghitung waktu, filter, untuk menghaluskan tegangan di sirkuit, untuk penyetelan (di radio dan TV). Superkapasitor digunakan untuk pengaturan beban kendaraan listrik dan hibrida, sebagai starter kendaraan konvensional, dalam telekomunikasi, elektronik konsumen yang memerlukan impuls daya tinggi (alat listrik, kamera digital, perangkat seluler), penyimpanan listrik di pembangkit listrik tenaga surya dan angin atau sebagai cadangan kekuasaan.

4. Biaya Kapasitor dan superkapasitor

Umumnya super kapasitor lebih mahal daripada yang konvensional.

Ringkasan Kapasitor dan superkapasitor

  1. Walaupun didasarkan pada prinsip yang sama dengan kapasitor konvensional, super kapasitor memiliki perbedaan desain yang menghasilkan area yang lebih besar untuk menyimpan muatan lebih banyak (kapasitas jauh lebih tinggi).
  2. Super kapasitor mengisi gap antara kapasitor dielektrik dan baterai. Keuntungan utama dari superkapasitor adalah kepadatan daya yang tinggi, efisiensi tinggi, waktu pengisian dan pengosongan pendek, siklus hidup yang panjang dan berbagai suhu operasi. Selain itu, super kapasitor dapat diterima oleh lingkungan. Kerugian utama mereka adalah tegangan maksimum sangat rendah yang tidak mencukupi dalam beberapa aplikasi.
  3. Super kapasitor lebih mahal daripada kapasitor konvensional, karena mereka memiliki biaya tinggi per watt.
  4. Kapasitor digunakan untuk perataan energi, sebagai daya cadangan, dalam pemrosesan sinyal, elektronik, dan dalam banyak aplikasi industri dan komersial lainnya.
  5. Superkapasitor sekarang banyak digunakan sebagai sumber energi untuk memori terintegrasi atau mikroprosesor, pengaturan beban kendaraan listrik dan hybrid, sebagai motor starter, dalam telekomunikasi, elektronik konsumen yang membutuhkan pulsa daya tinggi, untuk menghemat listrik di pembangkit listrik tenaga surya dan angin dan sebagainya .
Perbedaan Antara Kapasitor dan superkapasitor
Perbedaan Antara Kapasitor dan superkapasitor 1

Ada dua faktor penting yang menjadi ciri perangkat penyimpanan daya - kepadatan energi dan kepadatan daya. Kepadatan energi menunjukkan jumlah energi yang

Editor's Rating:
5
Perbedaan Antara Kapasitor dan superkapasitor

Tinggalkan Balasan