Tụ điện là một linh kiện dùng để lưu trữ điện tích. Nguyên lý lưu trữ năng lượng của tụ điện thông thường và siêu tụ điện (EDLC) là giống nhau, cả hai đều lưu trữ điện tích dưới dạng điện trường tĩnh điện, nhưng siêu tụ điện phù hợp hơn cho việc giải phóng và lưu trữ năng lượng nhanh chóng, đặc biệt là đối với các thiết bị điều khiển năng lượng chính xác và tải tức thời.
Hãy cùng thảo luận về các loại tụ điện thông thường và siêu tụ điện chính dưới đây.
| Các mặt hàng so sánh | Tụ điện thông thường | Siêu tụ điện |
| Tổng quan | Tụ điện thông thường là một chất điện môi lưu trữ điện tích tĩnh, có thể tích điện vĩnh cửu và được sử dụng rộng rãi. Nó là một linh kiện điện tử không thể thiếu trong lĩnh vực năng lượng điện tử. | Siêu tụ điện, còn được gọi là tụ điện hóa học, tụ điện hai lớp, tụ điện vàng, tụ điện Faraday, là một linh kiện điện hóa được phát triển từ những năm 1970 và 1980 để lưu trữ năng lượng bằng cách phân cực chất điện phân. |
| Sự thi công | Một tụ điện thông thường bao gồm hai dây dẫn kim loại (điện cực) đặt gần nhau song song nhưng không tiếp xúc, với một chất điện môi cách điện ở giữa. | Siêu tụ điện bao gồm một điện cực, một chất điện phân (chứa muối điện phân) và một màng ngăn (ngăn tiếp xúc giữa điện cực dương và điện cực âm). Các điện cực được phủ một lớp than hoạt tính, có các lỗ nhỏ li ti trên bề mặt để mở rộng diện tích bề mặt của điện cực và tiết kiệm điện năng hơn. |
| Vật liệu điện môi | Nhôm oxit, màng polyme hoặc gốm được sử dụng làm chất điện môi giữa các điện cực trong tụ điện. | Siêu tụ điện không có chất điện môi. Thay vào đó, nó sử dụng một lớp điện kép được hình thành bởi chất rắn (điện cực) và chất lỏng (chất điện giải) tại giao diện thay cho chất điện môi. |
| Nguyên lý hoạt động | Nguyên lý hoạt động của tụ điện là điện tích sẽ di chuyển dưới tác dụng của lực điện trường; khi có chất điện môi giữa các dây dẫn, nó sẽ cản trở sự di chuyển của điện tích và làm cho điện tích tích tụ trên dây dẫn, dẫn đến sự tích trữ điện tích. | Mặt khác, siêu tụ điện đạt được khả năng lưu trữ năng lượng điện tích hai lớp bằng cách phân cực chất điện phân cũng như bằng các điện tích giả điện dung oxy hóa khử. Quá trình lưu trữ năng lượng của siêu tụ điện có thể đảo ngược mà không cần phản ứng hóa học, do đó có thể được sạc và xả lặp đi lặp lại hàng trăm nghìn lần. |
| Điện dung | Dung lượng nhỏ hơn. Dung lượng điện dung nói chung dao động từ vài pF đến vài nghìn μF. | Dung lượng lớn hơn. Siêu tụ điện có dung lượng rất lớn, có thể dùng làm pin. Dung lượng của siêu tụ điện phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điện cực và diện tích bề mặt của điện cực. Do đó, các điện cực được phủ than hoạt tính để tăng diện tích bề mặt nhằm đạt được dung lượng cao. |
| Mật độ năng lượng | Thấp | Cao |
| Năng lượng riêng | <0,1 Wh/kg | 1-10 Wh/kg |
| Công suất cụ thể | Hơn 100.000 Wh/kg | Hơn 10.000 Wh/kg |
| Thời gian sạc/xả | Thời gian sạc và xả của các tụ điện thông thường thường là 103-106 giây. | Siêu tụ điện có thể cung cấp điện nhanh hơn pin, chỉ trong vòng 10 giây, và lưu trữ nhiều điện tích hơn trên mỗi đơn vị thể tích so với tụ điện thông thường. Đó là lý do tại sao nó được coi là nằm giữa pin và tụ điện phân. |
| Tuổi thọ chu kỳ sạc/xả | Ngắn hơn | Dài hơn (Thông thường hơn 100.000 chu kỳ, lên đến 1 triệu chu kỳ, thời gian sử dụng hơn 10 năm) |
| Hiệu suất sạc/xả | >95% | 85%-98% |
| Nhiệt độ hoạt động | -20 đến 70℃ | -40 đến 70℃ (Đặc tính nhiệt độ cực thấp tốt hơn và phạm vi nhiệt độ rộng hơn) |
| Điện áp định mức | Cao hơn | Thấp hơn (Thông thường là 2.5V) |
| Trị giá | Thấp hơn | Cao hơn |
| Lợi thế | Ít tổn thất hơn Mật độ tích hợp cao Điều khiển công suất tác dụng và phản kháng | Tuổi thọ cao Dung lượng cực cao Thời gian sạc và xả nhanh Dòng điện tải cao Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn |
| Ứng dụng | ▶Cung cấp nguồn điện ổn định; ▶Hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC); ▶Bộ lọc tần số, bộ lọc thông cao, bộ lọc thông thấp; ▶Ghép nối và tách rời tín hiệu; ▶Bộ khởi động động cơ; ▶Bộ đệm (bộ chống xung điện và bộ lọc nhiễu); ▶Bộ dao động. | ▶Xe năng lượng mới, đường sắt và các ứng dụng vận tải khác; ▶Hệ thống nguồn dự phòng (UPS), thay thế các cụm tụ điện phân; ▶Nguồn cấp điện cho điện thoại di động, máy tính xách tay, thiết bị cầm tay, v.v.; ▶Máy vặn vít điện sạc được, có thể sạc đầy trong vài phút; ▶Hệ thống chiếu sáng khẩn cấp và các thiết bị xung điện công suất cao; ▶Các linh kiện điện tử tích hợp (IC), RAM, CMOS, đồng hồ và máy vi tính, v.v. |
Nếu bạn có điều gì muốn bổ sung hoặc ý kiến đóng góp khác, vui lòng thảo luận với chúng tôi.
Thời gian đăng bài: 22/12/2021