Comment fonctionnent les supercondensateurs

Dans cet article, nous allons comprendre ce qu'est un supercondensateur, à quel point il est similaire ou différent d'un condensateur ordinaire, où il est utilisé et nous ferons une comparaison entre les batteries et les super-condensateurs pour savoir lequel d'entre eux est supérieur.

Comprenons les bases d’un condensateur ordinaire.

Comment fonctionne le condensateur ordinaire

Un condensateur est un composant électronique passif qui peut stocker une petite quantité d'énergie électrostatique entre le matériau conducteur et diélectrique entrelacé.

Nous pouvons charger et décharger le condensateur à une vitesse rapide en raison de cette propriété, nous les utilisons comme adoucisseurs de tension dans tous les circuits d'alimentation.

Tous les condensateurs ont des spécifications appliquées sur le corps, telles que la température de fonctionnement, la tension de fonctionnement et la valeur du condensateur, qui vont généralement de quelques pico-farads à quelques milliers de micro-farads.

Les condensateurs que nous trouvons généralement sur l'électronique grand public sont en céramique, polyester, papier, etc. Ces types de condensateurs ont généralement une faible capacité de l'ordre de quelques pico-farads à moins d'un micro-farad.

Celui avec une capacité plus élevée est de type électrolytique, qui a une capacité allant de 0,1 uF à plusieurs milliers de microfarads.

Le condensateur électrolytique augmente sa capacité de stockage de charge en ajoutant un tissu imbibé d'électrolyte chimique comme diélectrique et l'un ou l'autre du côté avec une feuille d'aluminium, comme indiqué sur la figure.

La pile d'aluminium et de tissu est roulée sous forme de cylindre et logée dans un châssis en aluminium. Le diamètre du rouleau, la hauteur et l'épaisseur du tissu déterminent les différents paramètres du condensateur.

Les condensateurs électrolytiques sont polarisés, ce qui signifie qu'il a une borne d'anode et de cathode et que nous ne devrions pas changer la polarité d'alimentation d'entrée du condensateur comme nous le faisons sur d'autres types de condensateurs.

Comment fonctionnent les supercondensateurs

Le supercondensateur est également appelé ultracondensateur ou condensateur à double couche. Le supercondensateur a une capacité de stockage de charge énorme et il est généralement mesuré en Farad (sans préfixes micro, pico ou nano).

Un supercondensateur peut aller de quelques Farads à quelques milliers de Farads. Contrairement aux condensateurs ordinaires, le supercondensateur a une tension de fonctionnement inférieure, qui se situe généralement entre 2,5 V et 2,7 V.

Ils sont connectés en série et en parallèle pour augmenter le débit de la batterie de condensateurs.
Les supercondensateurs sont utilisés là où les batteries ne peuvent pas gérer efficacement la tâche donnée, pour un freinage régénératif instantané des véhicules. L'énergie cinétique est convertie en énergie électrique et stockée pendant un certain temps et réutilisée pour accélérer le véhicule.

Ce mécanisme améliore l'efficacité globale du véhicule. Mais en utilisant uniquement des batteries, la capture d'énergie n'est pas efficace. De nombreux constructeurs automobiles expérimentent des supercondensateurs en combinaison avec des batteries et auraient amélioré l'efficacité globale du système.

Le supercondensateur a de meilleurs cycles de charge et de décharge que les batteries. Une batterie lithium-ion typique trouvée dans nos smartphones a environ 1000 cycles de charge et de décharge, alors qu'en tant que supercondensateur, plus d'un million de cycles de charge et de décharge.

Les batteries détériorent leur capacité effective lorsque la batterie est déchargée en dessous d'une certaine tension pendant une période prolongée. Un supercondensateur n'a pas de telles limites, il peut aller jusqu'à zéro volt.

Mais laisser un condensateur sur une période prolongée comme un an environ sans charge peut également détériorer sa capacité de maintien de charge en raison d'une réaction chimique entre les plaques du condensateur.

Construction du supercondensateur:

La construction des supercondensateurs est fondamentalement la même que celle des condensateurs ordinaires, seule la différence réside dans le type de matériau utilisé et une méthode est utilisée pour augmenter la capacité de stockage d'énergie.

Les supercondensateurs ont des plaques conductrices de chaque côté du séparateur imbibées d'électrolyte et le séparateur est un matériau diélectrique très mince en plastique ou en carbone ou en papier.

Le séparateur est rendu très mince par rapport au condensateur ordinaire pour augmenter l'efficacité du transfert d'ions entre les plaques.

Les supercondensateurs sont parfois appelés double couche, car lorsque les plaques de chaque côté se chargent, elles produisent une charge de chaque côté du séparateur, comme indiqué sur la figure.

À présent, vous auriez une idée du supercondensateur et de son fonctionnement fondamental.

Batterie vs supercondensateur:

Comparons la densité énergétique et le poids des batteries et des supercaps.

Le lithium-ion et le lithium-polymère ont la densité d'énergie la plus élevée par rapport à toute autre technologie de batterie disponible dans le commerce. C'est la raison pour laquelle nos smartphones et autres appareils électroniques portables sont construits avec du li-ion / polymère.

La densité énergétique des supercaps est assez faible par rapport aux batteries au lithium, ce qui la rend idéale uniquement pour les appareils non portables.

Les supercaps sont très bonnes pour la charge et la décharge rapides. Cela ne peut pas être réalisé avec une batterie en raison de la résistance interne plus élevée de tous les types de batteries.

Si nous essayons de décharger la batterie au-delà de sa limite de courant plus sûre, nous pourrions endommager la batterie. En effet, les batteries possèdent une résistance interne et génèrent de la chaleur. L'énergie thermique générée est suffisante pour créer des dommages irréversibles à la capacité de la batterie.

Dans les supercaps, la résistance interne est très faible, voire inférieure à la résistance interne de certaines batteries automobiles conçues pour fournir un courant élevé. Le risque que le supercondensateur soit endommagé à cause de la chaleur est assez faible.

Les batteries peuvent maintenir la charge pendant une très longue période de temps, mais pour les supercaps, l'autodécharge est un problème et ne convient pas pour stocker de l'énergie pendant une longue période de temps.

Maintenant son temps de conclusion,

Alors lequel d'entre eux est supérieur? Aucun d'entre eux n'est probablement supérieur l'un à l'autre. Les batteries ont une grande portabilité, mais les supercaps ont un taux de charge et de décharge très élevé. À la fin de la journée, cela dépend de l'application que nous utilisons et cela détermine laquelle d'entre elles est la plus appropriée.

Faites-nous savoir dans la section des commentaires, pensez-vous qu'un jour, les supercondensateurs remplaceront les batteries en raison du développement rapide de la technologie.