איך עובדים קבלים-על

בפוסט זה אנו הולכים להבין מהו קבלים-על, עד כמה דומה זה לזה או שונה לקבל רגיל, היכן משתמשים בו ונבצע השוואה בין סוללות לקבלים-על כדי לגלות איזה מהם עדיף.

בואו להבין את היסודות של קבלים רגילים.

איך עובד קבלים רגילים

קבל הוא רכיב אלקטרוני פסיבי שיכול לאחסן כמות קטנה של אנרגיה אלקטרוסטטית בין החומר המוליך המשולב לדיאלקטרי.

אנו יכולים לטעון ולפרוק את הקבל בקצב מהיר עקב מאפיין זה, אנו משתמשים בהם כמחליקי מתח בכל מעגלי אספקת החשמל.

לכל הקבלים יש מפרט מצופה על הגוף, כגון טמפרטורת הפעלה, מתח הפעלה וערך הקבל, אשר בדרך כלל נע בין מעט פיקו-פארדות לכמה אלפי מיקרו-פארדות.

הקבלים שאנו מוצאים בדרך כלל באלקטרוניקה כיתה צרכנית הם קרמיקה, פוליאסטר, נייר וכו '. סוגים אלה של קבלים הם בדרך כלל בעלי קיבול נמוך בטווח של מעט פיקו-פארדות עד פחות ממיקרו-פארד.

זה עם קיבול גבוה יותר הם מסוג אלקטרוליטי, שיש לו קיבול שנע בין 0.1uF לכמה אלפי מיקרו-פארדות.

הקבל האלקטרוליטי מגדיל את קיבולת האחסון במטען שלו על ידי הוספת רקמה ספוגה באלקטרוליט כימי כלשהו כדיאלקטרי ומשני הצדדים בנייר אלומיניום, כפי שמוצג באיור.

ערימת האלומיניום והרקמות מגולגלת לצורת גליל ושוכנת בתוך שלדת אלומיניום. קוטר הגלגול, גובה ועובי הרקמה קובע את הפרמטרים השונים של הקבל.

הקבלים האלקטרוליטיים מקוטבים, מה שאומר שיש להם מסוף אנודה וקתודה ואין להחליף את קוטביות אספקת הקלט לקבל כמו אצל קבלים מסוג אחר.

איך עובדים קבלים-על

Supercapacitor נקרא גם קולט Ultracapacitor או קבלים דו שכבתי. לקבל-העל יכולת אחסון מטען עצומה והוא נמדד בדרך כלל בפאראד (ללא קידומות מיקרו או פיקו או ננו).

קבלים-על יכולים לנוע בין מעט פארדים לכמה אלפי פארדים. בניגוד לקבלים רגילים, בקבל העל יש מתח הפעלה נמוך יותר, שהוא בדרך כלל בין 2.5V ל -2.7V.

הם מחוברים בסדרה ותצורה מקבילה כדי להגדיל את התפוקה מבנק הקבלים.
קבלים-העל משמשים כאשר סוללות אינן יכולות להתמודד עם המשימה הנתונה ביעילות, לבלימה רגנרטיבית מיידית ברכבים. האנרגיה הקינטית מומרת לאנרגיה חשמלית ונשמרת לזמן מה ועושה שימוש חוזר כדי להאיץ את הרכב.

מנגנון זה משפר את היעילות הכוללת של הרכב. אך באמצעות סוללות בלבד, תפיסת האנרגיה אינה יעילה. יצרני מכוניות רבים מתנסים עם קבלים-על בשילוב עם מצברים ועל פי הדיווחים שיפרו את היעילות הכוללת של המערכת.

לסופר קבלים מחזורי טעינה ופריקה טובים יותר בהשוואה לסוללות. לסוללת ליתיום-יון אופיינית המצויה בסמארטפונים שלנו יש כ -1,000 מחזורי טעינה ופריקה, כאשר כמצב-על יש מעל מיליון מחזורי טעינה ופריקה.

סוללות מחמירות את יכולתה האפקטיבית כאשר הסוללה מתרוקנת מתחת למתח מסוים למשך זמן ממושך. למקל-על אין מגבלות כאלה שהוא יכול להגיע עד אפס וולט.

אך השארת כל קבלים לאורך זמן ממושך כמו שנה לערך ללא טעינה יכולה גם להדרדר את יכולת החזקת המטען שלו בגלל תגובה כימית כלשהי בין לוחות הקבל.

בניית Supercapacitor:

בנייתם ​​של קבלים-על זהים ביסודם לקבלים רגילים רק ההבדל הוא סוג החומר בו נעשה שימוש ושיטה כלשהי משמשת להגדלת יכולת אחסון האנרגיה.

בקבלים-על יש לוחות מוליכים משני צידי המפריד ספוגים באלקטרוליט והמפריד הוא חומר דיאלקטרי דק מאוד עשוי פלסטיק או פחמן או נייר.

המפריד עשוי דק מאוד בהשוואה לקבל רגיל כדי להגביר את יעילות העברת היונים בין הלוחות.

קבלים-העל מכונים לפעמים שכבה כפולה, מכיוון שכאשר הלוחות משני הצדדים נטענים זה מייצר מטען משני צידי המפריד כפי שמוצג באיור.

עד עכשיו יהיה לך מושג לגבי קבלים-על ותפקודו הבסיסי.

סוללה מול סופר קבלים:

בואו נשווה את צפיפות האנרגיה והמשקל בסוללות ובמכסי על.

ליתיום יון וליתיום פולימר הם בעלי צפיפות האנרגיה הגבוהה ביותר בהשוואה לכל טכנולוגיית סוללות אחרת הקיימת מסחרית. זו הסיבה לכך שהסמארטפונים שלנו ואלקטרוניקה ניידת אחרת בנויים עם ליון / פולימר.

צפיפות האנרגיה של מכסי העל נמוכה למדי בהשוואה לסוללות ליתיום ובכך היא אידיאלית רק למכשירים שאינם ניידים.

כובעי-על טובים מאוד בטעינה ופריקה מהירים. לא ניתן להשיג זאת באמצעות סוללה בגלל התנגדות פנימית גבוהה יותר בכל מיני סוללות.

אם ננסה לפרוק את הסוללה מעבר למגבלת הזרם הבטוחה יותר שלה, אנו עלולים לפגוע בסוללה. הסיבה לכך היא כי לסוללות יש עמידות פנימית ומייצרות חום. האנרגיה התרמית הנוצרת מספיקה כדי ליצור נזק בלתי הפיך לקיבולת הסוללה.

בכובעי-על, ההתנגדות הפנימית קטנה מאוד, אפילו קטנה יותר מהתנגדות הפנימית בכמה סוללות רכב שנועדה לספק זרם גבוה. הסיכוי של קבלים-על להיפגע בגלל תרמית הוא די נמוך.

הסוללות יכולות להחזיק את הטעינה לפרק זמן ארוך מאוד, אך עבור כובעי-על פריקה עצמית היא בעיה ואינה מתאימה לאחסון אנרגיה לפרק זמן ארוך.

עכשיו שעת הסיום שלה,

אז מי מהם עדיף? כנראה שאף אחד מהם אינו עדיף זה על זה. לסוללות יכולת ניידות נהדרת, אך לכובעי העל קצב טעינה ופריקה גבוה מאוד. בסופו של יום זה תלוי ביישום במה אנו משתמשים וזה מחליט מי מהם מתאים ביותר.

ספר לנו בסעיף ההערות, האם אתה חושב שיום-יום קבלים-על יחליפו סוללות בגלל התפתחות מהירה בטכנולוגיה.