Ada dua faktor penting yang menjadi ciri perangkat penyimpanan daya – kepadatan energi dan kepadatan daya. Kepadatan energi memperlihatkan jumlah energi yang sanggup disimpan unit per unit massa (atau volume) perangkat, sedangkan kepadatan daya diwakili oleh jumlah energi yang sanggup diberikan unit kepada konsumen dalam waktu (sekali lagi, per satuan massa atau volume perangkat).
Baterai paling umum digunakan pada perangkat portabel alasannya yaitu kemampuannya menyimpan energi dalam jumlah besar (yang berarti mempunyai kepadatan energi yang tinggi). Namun, mereka mempunyai kepadatan daya yang rendah, tidak ibarat kapasitor yang sanggup menghantarkan energi dalam jumlah besar dalam waktu singkat, tetapi tidak sanggup menyimpannya.
Super kapasitor, ultrakapasitor, atau elektrokimia lapisan ganda kapasitor (EDLC) berbeda dari kapasitor konvensional dalam hal ini mempunyai kapasitas dan kepadatan energi yang jauh lebih tinggi, sementara pada ketika yang sama mempunyai kepadatan daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai. Sifat-sifatnya embel-embel yaitu 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 yaitu 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 pribadi dari satu elektroda ke elektroda lainnya. Muatan listrik sanggup 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 yaitu dalam teknologi radio dan penyaringan. Ukurannya berkisar dari beberapa pico-farad (pf) sampai mikrofarad rendah (μF).
Tahap kedua diwakili oleh kapasitor elektrolitik (mengandung elektrolit (cairan konduktif) antara dielektrik dan elektroda) yang mengatakan kapasitansi lebih tinggi (diberi peringkat dalam mikrofarad μF). Kapasitor ini digunakan untuk menyaring, menyangga dan menghubungkan sinyal. Mereka mempunyai konstruksi sel yang ibarat dengan baterai, tetapi anoda dan katoda terbuat dari materi yang sama. Tipe ketiga yaitu superkapasitor, diberi peringkat dalam farad (ribuan kali lebih tinggi dari kapasitor elektrolitik).
Fungsi Kapasitor
Kapasitor sanggup mempunyai fungsi-fungsi berikut:
- Dekoupling – mencegah kopling yang tidak diinginkan (transfer arus / energi), pada ketika yang sama menjaga stabilitas tegangan
- Penyaringan – menghapus / mengurangi frekuensi yang tidak diinginkan
- Kopling – blok komponen DC, sehingga memisahkan level tegangan yang berbeda
- Pengaturan waktu dan pembentukan gelombang – sanggup membantu dalam membangun sirkuit pengaturan waktu (penundaan)
Pengertian Superkapasitor
Kapasitor lapisan ganda listrik / elektrokimia yaitu perangkat penyimpanan energi yang unik, alasannya yaitu mempunyai kapasitas yang jauh lebih besar daripada kapasitor konvensional dan kepadatan daya yang jauh lebih tinggi daripada baterai. Ini berarti sanggup 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 yaitu abu yang terdiri dari fragmen yang sangat kecil dan bulat yang bahu-membahu membentuk struktur ibarat 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 sanggup menahan tegangan 2 sampai 3. volt. Permukaan elektroda efektif tinggi dan jumlah maksimum “dielektrik” menghasilkan kapasitansi yang sangat tinggi. Super kapasitor untuk tegangan dan arus yang lebih tinggi dibentuk dengan menghubungkan beberapa super kapasitor secara seri atau paralel.
Karbon aktif bukan materi yang paling cocok untuk penggunaan super kapasitor. Yaitu, dimensi elektron bebas seringkali lebih besar dari pori-pori dalam karbon aktif, sehingga pori-pori tidak sanggup menerimanya, sehingga membatasi kapasitas penyimpanan. Penelitian hari ini difokuskan pada menemukan materi yang akan memperlihatkan permukaan yang lebih efektif.
Kelebihan superkapasitor
Super kapasitor mempunyai keunggulan sebagai berikut:
- Siklus hidup yang sangat panjang – bahkan sehabis ratusan ribu siklus pengisian dan pemakaian, sifat superkapasitor lambat mengalami degradasi dan tidak sanggup digunakan dan menua alasannya yaitu baterai elektrokimia
- Impedansi rendah (ESR) – kopling paralel dengan baterai elektrokimia sanggup meningkatkan kinerja pada arus impuls
- Pengisian dan pengosongan cepat – tidak ibarat baterai yang sanggup diisi ulang, supekapasitor dengan impedansi rendah mengisi dalam beberapa detik
- Pengisian gampang – tidak perlu deteksi sampai final pengisian alasannya yaitu tidak ada ancaman kelebihan muatan
- Viabilitas penghematan penyimpanan – harga rendah per siklus pengisian / pengosongan, dan sejumlah besar siklus mengimbangi kepadatan energi yang lebih rendah
- Super kapasitor sanggup menggantikan sejumlah besar kapasitor konvensional
- Penurunan voltase berkurang dibandingkan dengan perangkat yang memakai baterai tanpa supercapacitor secara paralel
- Pengisian tidak terbatas (tidak ibarat baterai isi ulang)
- Kisaran suhu yang meningkat – memungkinkan penggunaan baterai pada suhu yang sangat rendah
- Tidak ada reaksi kimia pada elektroda – penuaan yang lebih lambat dan degradasi sifat dibandingkan dengan baterai dan tidak ada pemanasan yang signifikan
- Memenuhi standar ekologis
- Peningkatan keamanan – superkapasitor tidak meledak alasannya yaitu kelebihan beban
Kekurangan superkapasitor :
- Kepadatan energi rendah – sekitar seperlima (hingga sepersepuluh) dari baterai elektrokimia
- Tegangan rendah – perlu dihubungkan secara seri untuk mendapatkan nilai tegangan yang lebih tinggi
- Pelepasan linear – seluruh spektrum energi tidak sanggup digunakan dan, tergantung pada aplikasinya, tidak semua energi tersedia
- 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 mempunyai kepadatan energi yang lebih tinggi daripada kapasitor normal (konvensional <0,1; superkapasitor 1-10 Wh / kg). Spesifikasi lainnya yaitu 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
- Walaupun didasarkan pada prinsip yang sama dengan kapasitor konvensional, super kapasitor mempunyai perbedaan desain yang menghasilkan area yang lebih besar untuk menyimpan muatan lebih banyak (kapasitas jauh lebih tinggi).
- Super kapasitor mengisi gap antara kapasitor dielektrik dan baterai. Keuntungan utama dari superkapasitor yaitu kepadatan daya yang tinggi, efisiensi tinggi, waktu pengisian dan pengosongan pendek, siklus hidup yang panjang dan banyak sekali suhu operasi. Selain itu, super kapasitor sanggup diterima oleh lingkungan. Kerugian utama mereka yaitu tegangan maksimum sangat rendah yang tidak mencukupi dalam beberapa aplikasi.
- Super kapasitor lebih mahal daripada kapasitor konvensional, alasannya yaitu mereka mempunyai biaya tinggi per watt.
- Kapasitor digunakan untuk perataan energi, sebagai daya cadangan, dalam pemrosesan sinyal, elektronik, dan dalam banyak aplikasi industri dan komersial lainnya.
- Superkapasitor kini 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 .
Sumber aciknadzirah.blogspot.com