スーパーキャパシタとは何ですか?

標準的なコンデンサは、誘電体で分離された 2 つの金属板または電極で構成されています。電圧が印加されると、電子が電極の 1 つに蓄積され、電荷が蓄積されます。

その間、電極間に挟まれた誘電体材料は「誘電分極」として知られるプロセスを受け、これが静電容量の増加に寄与します。

スーパー キャパシタは同じ原理で動作しますが、ウェッジ材料が誘電体成分ではなく電解液である点が異なります。電圧を印加すると、電極と電解液の境界に沿ってマイナスとプラスの電荷が揃う「電気二重層」が形成されます。

この場所は電気料金の倉庫として機能します。活性炭は、境界領域のサイズを大きくするためによく使用されます。スーパーキャパシタの静電容量は「電気二重層」の面積に比例するからです。この活性炭は、大きな表面積を覆うのに役立つ多数の表面穴を持つよく知られた多孔質材料です。

スーパーキャパシタは、電解液と電極により電気を蓄える一般的な電池と同じ構造をしています。バッテリーでは、電解液と電極の間で化学反応が発生します。ただし、スーパーキャパシタは電極間の電子の移動のみを許可します。これらの違いにより、バッテリーとスーパーキャパシタの特性は異なります。

スーパーキャパシタの利点は何ですか?

充電時間

スーパーキャパシタの充放電時間は従来のキャパシタと同等です。内部抵抗が低いため、十分な充放電電流を得ることができます。携帯電話のバッテリーが良い例ですが、バッテリーは完全に充電されるまでに何時間もかかりますが、スーパーキャパシタは 2 分以内に同じ充電状態に達します。

確かな力

バッテリーまたはスーパーキャパシタの比エネルギーは、最大出力をデバイスの総質量で割った値に基づいて、さまざまなテクノロジーを評価するために使用される指標です。スーパーキャパシタは、バッテリーの 5 ～ 10 倍の比電力を持っています。たとえば、リチウムイオン電池の比出力は 1 ～ 3 kW/kg ですが、一般的なスーパーキャパシタの比出力は約 10 kW/kg です。この特性は、ストレージ デバイスが短期間でエネルギーを放出する必要があるアプリケーションで特に重要です。

スーパーキャパシタのライフサイクルと安全性

不当に扱われた場合、スーパーキャパシタバッテリーは標準バッテリーよりも安全です。バッテリーがショートすると、過度の加熱により自然発火することが知られています。ただし、スーパー キャパシタは内部抵抗が低いため、それほど発熱しません。 

スーパーキャパシタは、劣化を最小限に抑えながら 15,000 回以上充放電できますが、通常のリチウムイオン電池は同じ損失で 300 回以下しか充放電できません。このため、スーパーキャパシタは、頻繁なエネルギーの貯蔵と放出が必要なアプリケーションで非常に役立ちます。

出典: ドットモッド