Ultracapacitor & Supercapacitor Fre

Ultracapacitor & Supercapacitor Frequently Asked Questions

What Is An Ultracapacitor?
Electric double-layer capacitorA capacitor consists of two conductors separated by a non-conductive region.[13] The non-conductive region is called the dielectric. In simpler terms, the dielectric is just an electrical insulator. Examples of dielectric media are glass, air, paper, vacuum, and even a semiconductor depletion region chemically identical to the conductors. A capacitor is assumed to be self-contained and isolated, with no net electric charge and no influence from any external electric field. The conductors thus hold equal and opposite charges on their facing surfaces,[14] and the dielectric develops an electric field. In SI units, a capacitance of one farad means that one coulomb of charge on each conductor causes a voltage of one volt across the device.[15]

An ideal capacitor is wholly characterized by a constant capacitance C, defined as the ratio of charge ±Q on each conductor to the voltage V between them:[13]

C= frac{Q}{V}

Because the conductors (or plates) are close together, the opposite charges on the conductors attract one another due to their electric fields, allowing the capacitor to store more charge for a given voltage than if the conductors were separated, giving the capacitor a large capacitance.

Sometimes charge build-up affects the capacitor mechanically, causing its capacitance to vary. In this case, capacitance is defined in terms of incremental changes:s, also known as supercapacitors, electrochemical double layer capacitors (EDLCs) or ultracapacitors are electrochemical capacitors that have an unusually high energy density when compared to common capacitors, typically several orders of magnitude greater than a high-capacity electrolytic capacitor.
The electric double-layer capacitor effect was first noticed in 1957 by General Electric engineers experimenting with devices using porous carbon electrode. It was believed that the energy was stored in the carbon pores and it exhibited "exceptionally high capacitance", although the mechanism was unknown at that time.
General Electric did not immediately follow up on this work, and the modern version of the devices was eventually developed by researchers at Standard Oil of Ohio in 1966, after they accidentally re-discovered the effect while working on experimental fuel cell designs. Their cell design used two layers of activated charcoal separated by a thin porous insulator, and this basic mechanical design remains the basis of most electric double-layer capacitors to this day. With advances made on both materials and manufacturing process, today Tecate Group PowerBurst® product show a superior advantage amongst all other ultracapacitors in the market.
Generally, capacitors are constructed with a dielectric placed between opposed electrodes, functioning as capacitors by accumulating charges in the dielectric material. In a conventional capacitor, energy is stored by the removal of charge carriers, typically electrons from one metal plate and depositing them on another. This charge separation creates a potential between the two plates, which can be harnessed in an external circuit. The total energy stored in this fashion is a combination of the number of charges stored and the potential between the plates. The former is essentially a function of size and the material properties of the plates, while the latter is limited by the dielectric breakdown between the plates. Various materials can be inserted between the plates to allow higher voltages to be stored, leading to higher energy densities for any given size. For example aluminum electrolytic and tantalum electrolytic capacitors, use an aluminum oxide film and a tantalum oxide film as the dielectric, respectively. In contrast, Electric Double Layer Capacitors do not have any dielectrics in general, but rather utilize the phenomena typically referred to as the electric double layer. In the double layer, the effective thickness of the “dielectric” is exceedingly thin, and because of the porous nature of the carbon the surface area is extremely high, which translates to a very high capacitance. Generally, when two different phases come in contact with each other, positive and negative charges are set in array at the boundary. At every interface an array of charged particles and induced charges exist. This array is known as Electric Double Layer. The high capacitance of an EDLC arises from the charge stored at the interface by changing electric field between anode and cathodes.

Figure 1: Ultracapacitor Charge Separation
However, the double layer capacitor can only withstand low voltages (typically less than 2.7V per cell), which means that electric double-layer capacitors rated for higher voltages must be made of matched series-connected individual capacitors, much like series-connected cells in higher-voltage batteries.
There are 2 types of electrolytes used by EDLC manufacturers. One is water-soluble and the other is non-water soluble. The non-water soluble electrolyte does increase the withstand voltage per cell compared to that of a water soluble electrolyte, hence producing a higher energy density. Tecate Group PowerBurst® cells are made with non-water soluble electrolytes, and feature a small size and light weight.

What Are Ultracapacitors Advantages & Challenges?
Each application needs to be evaluated based on its requirements. Below are some of the advantages and disadvantages when considering the use of EDLCs:

Advantages:
• High energy storage. Compared to conventional capacitor technologies, EDLCs possesses orders of magnitude higher energy density. This is a result of using a porous activated carbon electrode to achieve a high surface area.
• Low Equivalent Series Resistance (ESR). Compared to batteries, EDLCs have a low internal resistance, hence providing high power density capability.
• Low Temperature performance. Tecate Group PowerBurst® products, with their use of patented technology, are capable of delivering energy down to -40°C with minimal effect on efficiency.
• Fast charge/discharge. Since EDLCs achieve charging and discharging through the absorption and release of ions and coupled with its low ESR, high current charging and discharging is achievable without any damage to the parts.

Disadvantages:
• Low per cell voltage. EDLC cells have a typical voltage of 2.7V. Since, for most applications a higher voltage is needed, the cells have to be connected in series.
• Cannot be used in AC and high frequency circuits. Because of their time constant EDLCs are not suitable for use in AC or high frequency circuits.
The specifics of ultracapacitor construction are dependent on the manufacturer, and the intended application. The materials may also differ slightly between manufacturers or due to specific application requirements. The commonality among all ultracapacitors is that they consist of a positive electrode, a negative electrode, a separator between these two electrodes, and an electrolyte filling the porosities of the two electrodes and separators.


Figure 4: Internal Cell Construction

Today, in general, most manufacturers have adopted a cylindrical construction method for their EDLCs. However, there are still products in the market that use a prismatic design. Each method has its own advantages and disadvantages which may or may not affect their use in specific applications. Tecate’s PowerBurst® products use the round or cylindrical construction method. The cells are constructed from activated carbon particles, mixed with a binder and then deposited on aluminum foil. In this method, as shown in the following figure, the electrodes are wound into a jellyroll configuration very similar to an aluminum electrolytic capacitor. The electrodes have foil extensions that are then welded to the terminals to enable a current path to the outside of the capacitor.

Figure 5: Cell Construction
EDLCs share the same equivalent circuit as conventional capacitors. The first order model is represented by the circuit below. It is comprised of four ideal components. The series resistance Rs which is also referred to as the equivalent series resistance (ESR). This is the main contributor to power loss during charging and discharging of the capacitor. It is also comprised of a parallel
resistance Rp which affects the self-discharge, a capacitance C and a series inductor Ls that is normally very small as a result of the cell construction.


Figure 6: First Order Equivalent Circuit

Since Rp is always much larger than Rs it can be ignored. Also, because of the porous material used on the electrode of EDLCs, they exhibit non-ideal behavior which causes the capacitance and resistance to be distributed such that the electrical response mimics transmission line behavior. Therefore, it would be necessary to use a more general circuit, as shown in the figure 6, for representing the real electrical response.

Figure 7: Ladder Network
However, to simplify the circuit we can model the EDLC as an RC circuit. In this case the charge stored is Q=CV. The energy stored in the capacitor in Joules (watt-second) = 1/2CV2. Other useful formulas are discussed more in the sizing section.
One final note to consider in regards to EDLC, is the discharge characteristics of the cells. Unlike batteries which can discharge a fairly constant voltage, the EDLC cells act very similar to traditional capacitors and will drop their voltage as they discharge their stored energy similar to what is shown in Figure 8.


Figure 8: Ultracapacitor Discharge Curve

How Do Ultracapacitors Differ From Battery And Traditional Capacitors?

Figure 2: Ragone Plot
As can be seen in Figure 2, the Ultracapacitors reside in between conventional batteries and conventional capacitors. They are typically used in applications where batteries have a short fall when it comes to high power and life, and conventional capacitors c

Kết quả (Việt) 1:

Ultracapacitor & Supercapacitor thường xuyên hỏi câu hỏi Ultracapacitor một là gì?Tụ điện điện hai lớp capacitorA bao gồm hai dây dẫn cách nhau bằng một khu vực phòng không dẫn điện. [13] khu vực phòng không dẫn điện ở đây được gọi là lưỡng điện. Trong điều kiện đơn giản, lưỡng điện là chỉ là một cách điện điện. Ví dụ về phương tiện truyền thông điện môi là thủy tinh, máy, giấy, chân không, và thậm chí một bán dẫn sự suy giảm khu vực hóa học giống hệt nhau để các dây dẫn. Một tụ điện được giả định là khép kín và bị cô lập, với không có lưới điện tích và không có ảnh hưởng từ bất kỳ điện trường bên ngoài. Các dây dẫn do đó giữ bình đẳng và đối diện với chi phí trên của bề mặt đối mặt với, [14] và lưỡng điện phát triển một điện trường. Ở đơn vị SI, một điện dung có nghĩa là một farad đó coulomb một phí trên mỗi dây dẫn gây ra một điện áp của một volt qua điện thoại. [15]Một tụ điện lý tưởng hoàn toàn được đặc trưng bởi một điện dung liên tục C, định nghĩa là tỷ lệ phí ±Q trên mỗi dây dẫn để điện áp V giữa chúng: [13] C = frac{Q}{V}Bởi vì các dây dẫn (hoặc đĩa) là gần nhau, những chi phí đối diện trên các dây dẫn thu hút nhau do các lĩnh vực điện, cho phép các tụ điện để lưu trữ thêm phí cho một điện áp nhất định hơn nếu các dây dẫn đã được tách ra, đưa ra các tụ điện điện dung lớn.Đôi khi tính phí xây dựng ảnh hưởng đến các tụ điện máy móc, gây ra điện dung thay đổi. Trong trường hợp này, điện dung được định nghĩa trong điều khoản của gia tăng thay đổi: s, còn được gọi là supercapacitors, tụ điện hóa lớp kép (EDLCs) hoặc ultracapacitors là tụ điện có một mật độ năng lượng cao bất thường khi so sánh với tụ điện phổ biến, thường một số đơn đặt hàng của cường độ lớn hơn một tụ điện điện phân cao năng lực.Các hiệu ứng điện hai lớp tụ điện đầu tiên nhận thấy vào năm 1957 bởi General Electric kỹ sư thử nghiệm với các thiết bị sử dụng điện cực xốp cacbon. Nó được tin rằng năng lượng được lưu trữ trong các lỗ chân lông cacbon và nó trưng bày "điện dung đặc biệt cao", mặc dù cơ chế được biết vào thời điểm đó.General Electric đã không ngay lập tức theo dõi trên này làm việc, và phiên bản hiện đại của các thiết bị cuối cùng đã được phát triển bởi nhà nghiên cứu tại tiêu chuẩn dầu của Ohio vào năm 1966, sau khi họ vô tình tái phát hiện hiệu quả trong khi làm việc trên thiết kế thử nghiệm các tế bào nhiên liệu. Thiết kế di động của họ sử dụng hai lớp của than hoạt tính cách nhau bằng một cách điện xốp mỏng, và thiết kế cơ khí cơ bản này vẫn còn cơ sở nhất đôi-lớp tụ đến ngày nay. Với những tiến bộ thực hiện trên vật liệu và quy trình sản xuất, hôm nay Tecate nhóm PowerBurst ® sản phẩm chỉ một lợi thế vượt trội trong số tất cả các ultracapacitors khác trên thị trường.Generally, capacitors are constructed with a dielectric placed between opposed electrodes, functioning as capacitors by accumulating charges in the dielectric material. In a conventional capacitor, energy is stored by the removal of charge carriers, typically electrons from one metal plate and depositing them on another. This charge separation creates a potential between the two plates, which can be harnessed in an external circuit. The total energy stored in this fashion is a combination of the number of charges stored and the potential between the plates. The former is essentially a function of size and the material properties of the plates, while the latter is limited by the dielectric breakdown between the plates. Various materials can be inserted between the plates to allow higher voltages to be stored, leading to higher energy densities for any given size. For example aluminum electrolytic and tantalum electrolytic capacitors, use an aluminum oxide film and a tantalum oxide film as the dielectric, respectively. In contrast, Electric Double Layer Capacitors do not have any dielectrics in general, but rather utilize the phenomena typically referred to as the electric double layer. In the double layer, the effective thickness of the “dielectric” is exceedingly thin, and because of the porous nature of the carbon the surface area is extremely high, which translates to a very high capacitance. Generally, when two different phases come in contact with each other, positive and negative charges are set in array at the boundary. At every interface an array of charged particles and induced charges exist. This array is known as Electric Double Layer. The high capacitance of an EDLC arises from the charge stored at the interface by changing electric field between anode and cathodes. Hình 1: Ultracapacitor phí táchTuy nhiên, lớp kép tụ có thể chỉ chịu được điện áp thấp (thường ít hơn 2.7V mỗi tế bào), có nghĩa là rằng điện hai lớp tụ xếp cho điện áp cao phải được làm phù hợp kết nối loạt cá nhân tụ, giống như loạt kết nối các tế bào trong cao hơn điện áp pin.Không có 2 các loại chất điện phân được sử dụng bởi nhà sản xuất EDLC. Một là hòa tan trong nước và các khác là phòng không nước hòa tan. Nước hòa tan chất điện phân tăng điện áp withstand mỗi tế bào so với một chất điện phân hòa tan trong nước, do đó sản xuất mật độ năng lượng cao hơn. Tế bào Tecate nhóm PowerBurst ® được thực hiện với-nước hòa tan chất điện phân, và tính năng một kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ. Ultracapacitors là gì thuận lợi & thách thức?Mỗi ứng dụng cần phải được đánh giá dựa trên yêu cầu của mình. Dưới đây là một số những lợi thế và bất lợi khi xem xét việc sử dụng của EDLCs:Ưu điểm:• Cao năng lượng lưu trữ. So với thông thường tụ điện công nghệ, EDLCs sở hữu các đơn đặt hàng của các cường độ cao mật độ năng lượng. Đây là một kết quả của việc sử dụng một điện cực than xốp để đạt được một diện tích bề mặt cao.• Thấp tương đương loạt kháng (ESR). So với pin, EDLCs có một sức đề kháng nội bộ thấp, do đó cung cấp công suất cao mật độ khả năng.• Hiệu suất nhiệt độ thấp. Sản phẩm Tecate nhóm PowerBurst ®, với việc sử dụng của công nghệ cấp bằng sáng chế, có khả năng cung cấp năng lượng xuống tới-40 ° C với tối thiểu tác động hiệu quả.• Nhanh chóng phí/xả. Kể từ khi EDLCs đạt được sạc và xả thông qua hấp thụ và phát hành của các ion và kết hợp với ESR thấp của nó, cao hiện tại sạc và xả có thể đạt được mà không có bất kỳ thiệt hại nào đến các bộ phận.Nhược điểm:• Thấp một tế bào điện áp. EDLC tế bào có một điện áp điển hình của 2.7V. Kể từ khi, cho hầu hết các ứng dụng một điện áp cao cần thiết, các tế bào đã được kết nối trong loạt.• Không thể được sử dụng trong các mạch AC và tần số cao. Bởi vì thời gian của họ liên tục EDLCs là không thích hợp để sử dụng trong mạch điện AC hoặc tần số cao.Các chi tiết cụ thể của ultracapacitor xây dựng được phụ thuộc vào các nhà sản xuất, và các ứng dụng dự định. Các tài liệu có thể khác nhau cũng hơi giữa các nhà sản xuất hoặc do ứng dụng cụ thể yêu cầu. Sự tương đồng trong số tất cả ultracapacitors là họ bao gồm một điện cực tích cực, điện cực tiêu cực, một tách giữa hai điện cực, và một chất điện phân làm đầy porosities của hai điện cực và tách. Hình 4: Tế bào nội bộ xây dựngHôm nay, nói chung, hầu hết các nhà sản xuất đã thông qua một phương pháp xây dựng hình trụ cho EDLCs của họ. Tuy nhiên, vẫn còn những sản phẩm trên thị trường mà sử dụng một thiết kế hình lăng trụ. Mỗi phương pháp có lợi thế và bất lợi có thể hoặc có thể không ảnh hưởng đến việc sử dụng trong các ứng dụng cụ thể. Sản phẩm PowerBurst ® của Tecate sử dụng phương pháp xây dựng tròn hoặc hình trụ. Các tế bào được xây dựng từ than hạt, trộn lẫn với một chất kết dính và sau đó gửi trên giấy nhôm. Trong phương pháp này, như minh hoạ trong hình dưới đây, các điện cực vết thương vào một cấu hình jellyroll rất giống với một tụ điện điện phân nhôm. Các điện cực có phần mở rộng của lá sau đó cũng gắn với các thiết bị đầu cuối để cho phép một đường dẫn hiện tại để bên ngoài của tụ điện. Hình 5: Di động xây dựngEDLCs chia sẻ cùng một mạch tương đương như thông thường tụ. Mẫu đơn đặt hàng đầu tiên được đại diện bởi các mạch dưới đây. Nó bao gồm bốn thành phần lý tưởng. Loạt kháng Rs cũng được gọi là tương đương loạt kháng (ESR). Điều này là đóng góp chính cho mất điện trong sạc và xả của tụ điện. Nó cũng bao gồm một song songkháng chiến Rp mà ảnh hưởng đến tự xả, một điện dung C và một cuộn cảm loạt Ls, đó là bình thường rất nhỏ là kết quả của việc xây dựng di động. Hình 6: Đầu tiên đặt hàng tương đương CircuitSince Rp is always much larger than Rs it can be ignored. Also, because of the porous material used on the electrode of EDLCs, they exhibit non-ideal behavior which causes the capacitance and resistance to be distributed such that the electrical response mimics transmission line behavior. Therefore, it would be necessary to use a more general circuit, as shown in the figure 6, for representing the real electrical response. Figure 7: Ladder NetworkHowever, to simplify the circuit we can model the EDLC as an RC circuit. In this case the charge stored is Q=CV. The energy stored in the capacitor in Joules (watt-second) = 1/2CV2. Other useful formulas are discussed more in the sizing section.One final note to consider in regards to EDLC, is the discharge characteristics of the cells. Unlike batteries which can discharge a fairly constant voltage, the EDLC cells act very similar to traditional capacitors and will drop their voltage as they discharge their stored energy similar to what is shown in Figure 8. Figure 8: Ultracapacitor Discharge Curve How Do Ultracapacitors Differ From Battery And Traditional Capacitors? Figure 2: Ragone PlotAs can be seen in Figure 2, the Ultracapacitors reside in between conventional batteries and conventional capacitors. They are typically used in applications where batteries have a short fall when it comes to high power and life, and conventional capacitors c

Kết quả (Việt) 2:

Tụ điện và siêu tụ câu hỏi thường gặp Một tụ điện? Là gì điện hai lớp capacitorA tụ điện gồm hai dây dẫn cách nhau bởi một vùng không dẫn điện. [13] Các khu vực không dẫn điện được gọi là điện môi. Trong điều kiện đơn giản, điện môi chỉ là một chất cách điện. Ví dụ về các phương tiện truyền thông điện môi là thủy tinh, khí, giấy, chân không, và thậm chí cả một vùng nghèo bán dẫn giống hệt nhau về mặt hóa học với các dây dẫn. Một tụ điện được giả định là khép kín và cô lập, không có phí điện lưới và không có ảnh hưởng từ bất kỳ điện trường bên ngoài. Các dây dẫn do đó giữ chi phí bằng nhau và ngược lại trên bề mặt đối mặt với họ, [14] và điện môi phát triển một điện trường. Trong đơn vị SI, một điện dung của một đơn vị điện có nghĩa là một coulomb phí trên mỗi dây dẫn gây ra một điện áp của một volt trên các thiết bị. [15] Một tụ điện lý tưởng hoàn toàn được đặc trưng bởi một điện dung C không đổi, được định nghĩa là tỷ lệ phí ± Q trên mỗi dây dẫn đến điện áp V giữa chúng: [13] C = frac {Q} {V} Bởi vì các dây dẫn (hoặc tấm) được gần nhau, những chi phí đối diện trên các dây dẫn thu hút nhau do điện trường của họ, cho phép các tụ điện để lưu trữ điện tích nhiều hơn cho một điện áp cho trước hơn nếu các dây dẫn đã được tách ra, cho các tụ điện một điện dung lớn. Đôi khi tính build-up ảnh hưởng đến các tụ điện cơ học, gây điện dung của nó thay đổi. Trong trường hợp này, điện dung được quy định tại các điều khoản của thay đổi gia tăng: s, còn được gọi là siêu tụ điện, điện tụ điện hai lớp (EDLCs) hoặc tự điện là tụ điện có mật độ năng lượng cao bất thường so với các tụ điện thông thường, thường vài bậc lớn hơn một dung lượng cao tụ điện. Các đôi layer tụ điện hiệu điện lần đầu tiên được nhận thấy trong năm 1957 bởi kỹ sư General Electric thử nghiệm với các thiết bị sử dụng điện cực carbon xốp. Người ta tin rằng năng lượng được lưu trữ trong các lỗ chân lông carbon và nó thể hiện "điện dung đặc biệt cao", mặc dù cơ chế chưa được biết vào thời điểm đó. General Electric đã không ngay lập tức tiếp tục công trình này, và phiên bản hiện đại của thiết bị là cuối cùng được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Standard Oil ở Ohio vào năm 1966, sau khi họ vô tình lại phát hiện ra tác dụng trong khi làm việc trên thiết kế tế bào nhiên liệu thực nghiệm. Thiết kế di động của họ sử dụng hai lớp than hoạt tính ngăn cách bởi một chất cách điện xốp mỏng, và thiết kế cơ khí cơ bản này vẫn là cơ sở của hầu hết các tụ điện hai lớp điện cho đến ngày nay. Với những tiến bộ thực hiện trên cả vật liệu và quá trình sản xuất, hiện nay sản phẩm Tecate Nhóm PowerBurst® cho thấy một ưu thế vượt trội trong tất cả tự điện khác trên thị trường. Nói chung, tụ điện được xây dựng với một điện môi đặt giữa các điện cực trái ngược, có chức năng như tụ bởi chi phí tích lũy trong các điện môi chất liệu. Trong một tụ điện thông thường, năng lượng được lưu trữ bằng việc loại bỏ các hạt mang điện, điển hình là các electron từ một tấm kim loại và ký gửi chúng vào nhau. Tách phí này tạo ra một tiềm năng giữa hai tấm, mà có thể được khai thác trong một mạch điện bên ngoài. Tổng năng lượng được lưu trữ trong thời trang này là sự kết hợp của các số loại phí lưu trữ và tiềm năng giữa các tấm. Các cựu bản chất là một chức năng của kích thước và các thuộc tính vật chất của tấm, trong khi sau này được giới hạn bởi các sự cố điện môi giữa các tấm. Vật liệu khác nhau có thể được chèn vào giữa các tấm để cho phép điện áp cao hơn phải được lưu trữ, dẫn đến mật độ năng lượng cao hơn đối với bất kỳ kích thước nào đó. Ví dụ nhôm điện phân và tantali tụ điện, sử dụng một bộ phim oxit nhôm và một bộ phim tantali oxit là chất điện môi, tương ứng. Ngược lại, điện Double Layer Tụ không có bất kỳ chất điện môi nói chung, nhưng thay vì sử dụng các hiện tượng thường được gọi là lớp kép điện. Trong lớp kép, độ dày hiệu quả của "điện môi" là cực kỳ mỏng, và vì bản chất xốp của carbon diện tích bề mặt là rất cao, có dịch để một điện dung rất cao. Nói chung, khi hai giai đoạn khác nhau tiếp xúc với từng loại phí khác, tích cực và tiêu cực được đặt trong mảng tại ranh giới. Tại mỗi giao diện một mảng của các hạt mang điện và phí do tồn tại. Mảng này được gọi là điện Double Layer. Điện dung cao của một EDLC phát sinh từ phí bảo quản ở giao diện bằng cách thay đổi điện trường giữa anốt và catốt. Hình 1: tụ điện Charge Tách Tuy nhiên, các tụ điện hai lớp chỉ có thể chịu được điện áp thấp (thường ít hơn 2.7V mỗi tế bào), có nghĩa là tụ điện hai lớp điện đánh giá đối với điện áp cao hơn phải được thực hiện phù hợp của hàng loạt kết nối tụ cá nhân, giống như tế bào loạt kết nối trong pin điện áp cao hơn. Có 2 loại chất điện được sử dụng bởi các nhà sản xuất EDLC. Một là hòa tan trong nước và người kia là không hòa tan trong nước. Chất điện phân hòa tan không nước nào làm tăng điện áp chịu đựng mỗi tế bào so với một chất điện phân hòa tan trong nước, do đó sản xuất một mật độ năng lượng cao hơn. Tế bào Tecate Nhóm PowerBurst® được thực hiện với điện hòa tan không nước, và có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ. Ultracapacitors thuận lợi và thách thức là gì? Mỗi ứng dụng cần phải được đánh giá dựa trên các yêu cầu của nó. Dưới đây là một số trong những lợi thế và bất lợi khi xem xét việc sử dụng các EDLCs: Ưu điểm: • lưu trữ năng lượng cao. So với các công nghệ tụ điện thông thường, EDLCs sở hữu các đơn đặt hàng của các cường độ cao hơn mật độ năng lượng. Đây là kết quả của việc sử dụng một điện cực than hoạt tính xốp để đạt được một diện tích bề mặt cao. • Low Equivalent Series kháng (ESR). So với các loại pin, EDLCs có một sức đề kháng nội bộ thấp, do đó cung cấp khả năng mật độ năng lượng cao. • Hiệu suất nhiệt độ thấp. Sản phẩm Tecate Nhóm PowerBurst®, với việc sử dụng công nghệ cấp bằng sáng chế, có khả năng cung cấp năng lượng xuống đến -40 ° C với tác dụng tối thiểu về hiệu quả. • Thời gian nạp nhanh / xả. Kể từ EDLCs đạt được sạc và xả thông qua sự hấp thụ và giải phóng các ion và kết hợp với ESR thấp, thời gian sạc cao hiện nay và xả có thể đạt được mà không có bất kỳ thiệt hại cho các bộ phận. Nhược điểm: • Low mỗi điện thoại di động. Tế bào EDLC có một điện áp điển hình của 2.7V. Kể từ khi, đối với hầu hết các ứng dụng một điện áp cao hơn là cần thiết, các tế bào phải được kết nối trong loạt. • Không thể được sử dụng trong AC và mạch tần số cao. Bởi vì thời gian của họ EDLCs liên tục không phù hợp để sử dụng trong AC hoặc các mạch tần số cao. Các chi tiết cụ thể của xây dựng tụ điện phụ thuộc vào nhà sản xuất, và các ứng dụng dự định. Các nguyên vật liệu cũng có thể khác nhau đôi chút giữa các nhà sản xuất hoặc do yêu cầu ứng dụng cụ thể. Sự tương đồng giữa tất cả các tự điện là họ bao gồm một điện cực dương, một điện cực âm, một dấu phân cách giữa hai điện cực này, và một chất điện phân làm đầy porosities của hai điện cực và dải phân cách. Hình 4: Internal di động Xây dựng Ngày nay, nói chung, nhất các nhà sản xuất đã áp dụng một phương pháp xây dựng trụ cho EDLCs của họ. Tuy nhiên, vẫn còn có những sản phẩm trên thị trường mà sử dụng một thiết kế hình lăng trụ. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm mà có thể hoặc không có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng chúng trong các ứng dụng cụ thể. Sản phẩm Tecate của PowerBurst® sử dụng vòng hoặc phương pháp xây dựng trụ. Các tế bào này được xây dựng từ các hạt than hoạt tính, trộn với một chất kết dính rồi đọng lại trên lá nhôm. Trong phương pháp này, như thể hiện trong hình dưới đây, các điện cực được quấn vào một cấu hình jellyroll rất giống với một tụ điện phân nhôm. Các điện cực có phần mở rộng lá mà sau đó được hàn vào các thiết bị đầu cuối để cho phép một đường dẫn hiện ra bên ngoài của các tụ điện. Hình 5: Cell Xây dựng EDLCs chia sẻ các mạch tương đương như tụ điện thông thường. Mô hình thứ tự đầu tiên được biểu diễn bởi các mạch dưới đây. Nó bao gồm bốn thành phần lý tưởng. Các Rs kháng loạt mà cũng được gọi là kháng loạt tương đương (ESR). Đây là yếu tố đóng góp vào tổn thất điện năng trong quá trình nạp và xả của tụ điện. Nó cũng bao gồm một song song Rp kháng ảnh hưởng đến tự xả, một điện dung C và một Ls loạt cuộn đó là bình thường rất nhỏ như là một kết quả của việc xây dựng tế bào. Hình 6: Đầu tiên thứ tự tương đương Circuit Từ Rp luôn là lớn hơn nhiều hơn Rs nó có thể được bỏ qua. Ngoài ra, do các vật liệu xốp được sử dụng trên các điện cực của EDLCs, chúng thể hiện hành vi phi lý tưởng mà nguyên nhân của điện dung và điện trở được phân phối như vậy mà bắt chước hành vi phản ứng dây truyền tải điện. Vì vậy, nó sẽ là cần thiết để sử dụng một mạch tổng quát hơn, như thể hiện trong hình 6, đại diện cho các phản ứng điện thực tế. Hình 7: Ladder Mạng Tuy nhiên, để đơn giản hóa các mạch chúng ta có thể mô hình EDLC như một mạch RC. Trong trường hợp này, phí lưu trữ là Q = CV. Năng lượng được lưu trữ trong các tụ điện trong Joules (watt-thứ hai) = 1 / 2CV2. Công thức hữu ích khác được thảo luận trong các kích thước phần. Một lưu ý cuối cùng để xem xét liên quan đến EDLC, là đặc điểm xả của các tế bào. Không giống như các loại pin mà có thể xả một điện áp tương đối ổn định, các tế bào EDLC hành động rất giống với tụ truyền thống và sẽ giảm điện áp của họ khi họ xả năng lượng của họ được lưu trữ tương tự như những gì thể hiện trong hình 8. Hình 8: tụ điện xả đường cong như thế nào làm tự điện Khác nhau Từ Pin Và truyền thống tụ? Hình 2: Ragone Lô Như có thể thấy trong hình 2, các tự điện nằm ở giữa pin thông thường và tụ điện thông thường. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng mà pin có một mùa thu ngắn khi nói đến quyền lực và tuổi thọ cao, và tụ điện thông thường c