Nguyên lý làm việc và ứng dụng của siêu tụ điện – Mạch điện tử

Một siêu tụ điện là một thiết bị hoàn toàn có thể tàng trữ nguồn năng lượng điện nhanh gọn và xả chậm. Chúng ta biết rằng những tụ điện thông thường như Tụ điện, Tụ gốm v.v … hoàn toàn có thể tàng trữ nguồn năng lượng điện rất nhanh và phóng điện cũng rất nhanh nhưng siêu tụ điện thì không giống vậy .
Siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện dung tích cao hoặc tụ điện hai lớp điện ( EDLC ). Trong bài viết này, tất cả chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu và khám phá về siêu tụ điện, những ứng dụng, ưu điểm, điểm yếu kém của chúng nhé .

Siêu tụ điện là gì?

Một siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện dung tích cao hoặc tụ điện hai lớp hoàn toàn có thể tàng trữ một lượng lớn nguồn năng lượng gấp gần 10 đến 100 lần nguồn năng lượng so với những tụ điện thường thì. Nó được yêu thích thoáng đãng hơn pin vì năng lực sạc nhanh hơn và cung ứng nguồn năng lượng nhanh hơn .

Nó có nhiều chu kỳ sạc và xả hơn pin sạc. Chúng được phát triển trong thời hiện đại vì lợi ích công nghiệp và kinh tế.
Điện dung của tụ điện này cũng được đo bằng Fara (F). Ưu điểm chính của tụ điện này là hiệu quả và khả năng lưu trữ năng lượng cao.

Siêu tụ điện tiếng Anh là gì?

Trong tiếng Việt tất cả chúng ta, có lẽ rằng khi nói đến siêu tụ điện thì rất nhiều người còn thấy lạ lẫm. Không biết chúng là gì ? Có phải là mấy cái tụ điện thường thì trong mạch điện tử hay không ?

Nhưng trong các tài liệu nước ngoài, siêu tụ điện là một thuật ngữ, một tên gọi rất phổ biến. Và chúng được gọi là Supercapacitor. Lý do vì sao mình muốn chia sẻ với các bạn biết trong tiếng Anh siêu tụ điện được gọi là gì. Mục đích để chúng ta có thêm từ ngữ để tìm kiếm tài liệu để nghiên cứu tìm hiểu về loại linh kiện hay thiết bị lưu trữ tích điện này.

Nguyên lý siêu tụ điện

Tương tự như một tụ điện thông thường, siêu tụ điện cũng có hai bản song song với diện tích quy hoạnh lớn hơn. Nhưng sự độc lạ là, khoảng cách giữa những tấm là nhỏ. Các tấm được tạo thành từ sắt kẽm kim loại và ngâm trong chất điện phân. Các tấm được ngăn cách bởi một lớp mỏng dính gọi là chất cách điện .
Khi những điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai phía của chất cách điện, một lớp điện kép được hình thành và những tấm được tích điện. Do đó chúng được tích điện và có điện dung cao hơn. Những tụ điện này được sử dụng để cung ứng nguồn năng lượng cao và được cho phép dòng tải cao với điện trở thấp. giá thành của siêu tụ điện cao vì điện dung sạc và xả cao .

Một lớp điện kép được tạo ra khi những tấm được biến hóa và những điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai mặt của những tấm. Do đó những siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện hai lớp hoặc tụ điện hai lớp điện ( EDLC ). Khi diện tích quy hoạnh của những bản tăng và khoảng cách giữa những bản giảm thì điện dung của tụ tăng .
Khi chúng không được sạc, tổng thể những điện tích được phân phối ngẫu nhiên trong tế bào. Khi chúng được tích điện, toàn bộ những điện tích dương được hút vào cực âm và những điện tích âm được hút vào cực dương. Thông thường, những siêu tụ điện có sẵn với điện dung 420F, dòng sạc và xả 4-2 A với nhiệt độ phòng – 22 độ C .

Làm thế nào để sạc một siêu tụ điện?

Các siêu tụ điện có năng lực tự xả và chu kỳ luân hồi sạc không số lượng giới hạn. Những loại tụ điện này hoàn toàn có thể thao tác với điện áp thấp ( 2-3 V ) và hoàn toàn có thể được liên kết tiếp nối đuôi nhau để tạo ra điện áp cao, được sử dụng trong những thiết bị cần nguồn lớn. Nó hoàn toàn có thể tàng trữ nhiều nguồn năng lượng hơn và giải phóng tức thời và nhanh hơn khi so sánh với pin .
Khi tụ điện này được liên kết với mạch hoặc nguồn điện áp DC, những bản là điện tích và điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai phía của dải phân cách, tạo thành một tụ điện điện phân hai lớp .

Để sạc một siêu tụ điện, liên kết cực dương của nguồn điện áp với cực dương của siêu tụ điện và cực âm của nguồn điện áp được nối với cực âm của chúng .
Nếu siêu tụ điện được liên kết với nguồn điện áp 15V, thì nó sẽ sạc tới 15V. Khi điện áp được tăng lên quá điện áp ngưỡng, thì chúng hoàn toàn có thể bị hỏng. Vì vậy, điện trở được liên kết tiếp nối đuôi nhau với nguồn điện áp và tụ điện để giảm dòng điện chạy qua tụ điện và nó không bị hỏng .
Nguồn cung ứng dòng không đổi và nguồn cung ứng điện áp số lượng giới hạn tương thích với siêu tụ điện. Khi điện áp tăng dần, lượng dòng điện chạy qua tụ biến hóa. Trong chính sách sạc đầy, dòng giảm theo mặc định .

So sánh siêu tụ điện với pin

Pin được sử dụng thoáng đãng với dung tích đơn cử, cũng có tỷ lệ nguồn năng lượng tốt hơn. Các siêu tụ điện là những tụ điện dung tích cao với tỷ lệ nguồn năng lượng cao. Khi so sánh với pin, siêu tụ điện có năng lực sạc nhanh, hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý nhiệt độ thấp, độ đáng tin cậy cao và trở kháng thấp .

Chi tiêu của pin thấp trong khi ngân sách của siêu tụ điện cao. Các siêu tụ điện có năng lực tự xả. Trong pin, điện áp hoạt động giải trí xác lập chính sách sạc và xả. Trong một siêu tụ điện, điện áp được cho phép phụ thuộc vào vào loại vật tư điện môi được sử dụng giữa những bản. Và cũng là chất điện phân trong tụ điện hoàn toàn có thể làm tăng điện dung .
Pin có những dạng như pin axit-chì, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, … Các siêu tụ điện có sẵn với chất điện phân hữu cơ, chất điện phân nước, chất lỏng ion, … Pin được sử dụng để tàng trữ một lượng lớn nguồn năng lượng và siêu tụ điện được sử dụng để phân phối tỷ lệ nguồn năng lượng cao .

Sự khác biệt giữa siêu tụ điện và tụ điện bình thường là gì?

Có một vài điểm độc lạ giữa siêu tụ điện và tụ điện thông thường như :
– Tụ điện thông thường có vật tư điện môi nhưng siêu tụ điện không có vật tư điện môi .
– Các siêu tụ điện có dung dịch điện phân nhưng tụ điện thông thường không có dung dịch điện phân .
– Trong một tụ điện thông thường, những vật tư điện môi dùng để cách điện giữa những bản hoặc điện cực. Nhưng trong siêu tụ điện, một bộ phân tách được sử dụng để cách điện giữa những điện cực .
– Tốc độ sạc và xả của tụ điện thông thường rất nhanh. Nhưng trong trường hợp siêu tụ điện, vận tốc sạc rất nhanh nhưng vận tốc xả chậm .
– Công suất điện áp của siêu tụ điện rất thấp thường là 2,7 V nhưng những tụ điện thông thường như tụ điện phân có sẵn có định mức điện áp rất cao .
– Điện dung của siêu tụ điện rất cao thường trên 500F .

Ưu điểm của siêu tụ điện

Các siêu tụ điện có nhiều lợi thế như :
– Hiệu quả rất cao .
– Khả năng sạc nhanh .
– Siêu tụ điện có tuổi thọ cao hơn pin 10 đến 15 năm .

– Siêu tụ điện hoàn toàn có thể chịu được mọi nhiệt độ trong khoảng chừng từ – 30 đến 65 độ trong khi pin hoàn toàn có thể chịu được từ 10 đến 40 độ C .
– Các siêu tụ có khối lượng rất nhẹ .
– Các siêu tụ điện hoàn toàn có thể được thiết lập trong một khu vực hẹp vì nó có size rất nhỏ .
– Các siêu tụ điện có phản ứng thoáng qua rất nhanh .

Nhược điểm của siêu tụ điện

Các siêu tụ điện cũng có một số ít điểm yếu kém, ví dụ điển hình như :
– Các siêu tụ điện có nguồn năng lượng riêng rất thấp .
– Rất khó để tạo ra siêu tụ điện có hiệu suất điện áp cao ở thời gian hiện tại, đó là nguyên do tại sao hầu hết những siêu tụ điện 2.7 V đều có sẵn trên thị trường .
– Thuộc tính điện áp phóng tuyến tính của chúng là một bất lợi. Đặc tính điện áp phóng tuyến tính có nghĩa là khi siêu tụ phóng 50 % tổng năng lượng dự trữ, điện áp cũng giảm 50%. Có nghĩa là nếu điện áp đầy của chúng là 2,7 V thì điện áp sẽ giảm xuống còn 1,3 V. Nhưng trong trường hợp pin, điện áp sẽ gần với điện áp đầy thậm chí còn khi pin xả 50 % nguồn năng lượng .
– Giá của siêu tụ điện cao hơn pin Li-ion cùng dung tích .
– Siêu tụ điện xả nhanh hơn pin khi không được liên kết với tải hoặc nói cách khác, đặc tính tự xả của siêu tụ là một bất lợi nữa .

Ứng dụng của siêu tụ điện

Một số ứng dụng đáng chú ý của siêu tụ điện mà chúng ta có thể thấy như:

– Các siêu tụ hầu hết được sử dụng ở những nơi cần sạc và xả rất nhanh .
– Chúng được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số để nhấp nháy ánh sáng .
– Chúng được sử dụng trong xe điện và cơ cấu tổ chức hãm tái sinh được sử dụng để sạc siêu tụ điện. Phanh tái tạo giúp sạc trong thời hạn rất ngắn. Để khởi động điện trong mạng lưới hệ thống start-stop

– Chúng cũng được sử dụng trong máy khử rung tim trong ngành y tế, để gây sốc tim cho người bệnh .
– Chúng được sử dụng để phân phối nguồn năng lượng dự trữ cho những thiết bị nguồn năng lượng thấp như những card PC, những đồng hồ đeo tay đo tự động hóa .
– Ngày nay những siêu tụ điện được sử dụng trong nhiều công cụ điện và điện tử cầm tay .

Một số câu hỏi thường gặp về siêu tụ điện

Sau đây là một vài câu hỏi mà tất cả chúng ta thường tìm thấy trên những forum công nghệ tiên tiến khi tranh luận về siêu tụ điện. Các bạn cùng tìm hiểu thêm nhé !

Siêu tụ điện có thể thay thế pin?

Để phân phối tỷ lệ nguồn năng lượng cao, và cho những mục tiêu sạc đơn thuần và nhanh nhất, những siêu tụ điện hoàn toàn có thể sửa chữa thay thế pin .

Một siêu tụ điện có thể lưu trữ bao nhiêu năng lượng?

Các siêu tụ điện tàng trữ 22,7 J lượng nguồn năng lượng tối đa cho nguồn cung ứng 5,5 V. Nó tàng trữ nguồn năng lượng gấp 10 – 100 lần trên mỗi đơn vị chức năng khối lượng hoặc thể tích khi so sánh với những tụ điện điện phân

Sự khác biệt giữa pin và siêu tụ điện là gì?

Pin được sử dụng để tàng trữ nguồn năng lượng cao và siêu tụ điện có tỷ lệ nguồn năng lượng cao .

Các siêu tụ điện được sử dụng để tàng trữ và giải phóng nguồn năng lượng nhanh gọn trong khi pin tàng trữ nguồn năng lượng trong thời hạn dài hơn .

Một siêu tụ điện có thể giữ điện tích trong bao lâu?

Thời gian sạc của siêu tụ điện là 1-10 giây khi so với 10-60 phút để đạt được pin sạc đầy. Nó phân phối 10.000 W / kg với chu kỳ luân hồi xả sạc không số lượng giới hạn .

Tại sao không sử dụng tụ điện thay vì pin?

Tụ điện tàng trữ nguồn năng lượng điện và có hàng ngàn chu kỳ luân hồi sạc-xả. Pin khi xả có dòng điện không đổi và có hiệu suất không đổi. Trong khi điện áp Tụ điện giảm tuyến tính ở dòng điện không đổi, thì hiệu suất cũng giảm. Vì vậy, những tụ điện không hề thay thế sửa chữa cho pin .
Nguồn : huphaco.vn

Siêu tụ điện CDA 3.8V 70F

Siêu tụ điện hạng sang thương hiệu CDA nhập khẩu chính hãng từ Taiwan, độ bền vượt thời hạn với 100.000 lần nạp xả, tương tự tuổi thọ 30 năm. Siêu tụ điện CDA 3.8 V 70F có năng lực tàng trữ nguồn năng lượng thay thế sửa chữa cho pin tàng trữ với ưu điểm cực bền, không bị “ chai ” như pin truyền thống cuội nguồn
Dải điện áp hoạt động giải trí tương đương với pin lithium nên hoàn toàn có thể sử dụng những mạch sạc cho pin lithium rất thuận tiện Nhỏ gọn, size chỉ 13 * 13 mm, siêu nhẹ chỉ 3.5 gram
Cấu tạo vỏ nhôm đúc Thay thế pin tàng trữ trong những thiết bị tai nghe bluetooth
Thay thế pin tàng trữ trong thiết bị xác định GPS, báo động Sử dụng làm nguồn điện backup cho thiết bị camera hành trình dài, những thiết bị cần nguồn nuôi cmos
Có thể sử dụng đơn lẻ từng siêu tụ hoặc đấu song song 2 hay nhiều siêu tụ điện thay thế sửa chữa pin trong DIY phát minh sáng tạo mạch phát nhạc bluetooth
Sử dụng với tính năng không thay đổi điện áp liên tục cho những thiết bị máy phát điện dynamo mini xách tay, máy phát điện khẩn cấp cầm tay, du lịch
Làm pin tàng trữ trong thiết bị chiếu sáng bằng nguồn năng lượng mặt trời, cực kỳ hữu dụng khi đèn chiếu sáng nạp xả liên tục hàng ngày, sử dụng pin thường thì sẽ nhanh “ chết ” do phải nạp xả liên tục hàng ngày. Siêu tụ điện thì nạp xả tự do bởi chu kỳ luân hồi nạp xả lên đến hàng trăm ngàn lần. Ổn định dòng điện và lọc sạch tinh khiết dòng điện trong những thiết bị âm thanh xe hơi Sử dụng thay thế sửa chữa pin cho đồng hồ đeo tay điện tử Thay thế pin trong đồ chơi trẻ nhỏ, nạp xả tự do, chơi tự do mà không lo bị “ chai ” như pin thường thì
THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

• Điện dung: 70F (70.000.000 Farads)
• Điện áp tiêu chuẩn: 3.8V Điện áp sạc đầy (full charge): 4.2V
• Dải điện áp hoạt động: 0.8V-3.8V Năng lượng lưu trữ: 25mAh
• Dòng xả liên tục: 10C
• Dòng xả tức thời (max peak current – 1s): 120C
• Dòng sạc tối đa: 500mA Dòng sạc nhanh: 1500mA
• Kích thước (đường kính * chiều cao): 13*13mm
• Cân nặng: 3.5 gram
• Xuất xứ: TAIWAN

Khối Siêu tụ điện 16V 83F

Khối Siêu tụ điện 16V 83F ghép từ 06 siêu tụ điện 500F 2.7 V ( màu ngẫu nhiên ) tỷ lệ nguồn năng lượng cao, tích hợp MẠCH SẠC CÂN BẰNG VÀ BẢO VỆ ( BMS ), sử dụng khởi động xe xe hơi, xe máy và những thiết bị động cơ điện, xe điện, xe nâng …
Khối Siêu tụ điện 16V 83F có năng lực phóng dòng điện lớn hàng trăm Ampe giúp khởi động xe xe hơi, xe máy, xe điện rất “ thướt tha ”, gánh cho bình acquy của xe không phải phóng dòng lớn, giúp bình acquy bên bỉ .
Siêu tụ điện này cũng giúp cho những thiết bị trợ sáng trên xe như đèn pha hiệu suất lớn hoạt động giải trí tuyệt vời và hoàn hảo nhất, năng lực nạp xả cực nhanh ( vài giây ) giúp cho duy trì nguồn sáng hiệu suất cao của đèn được liên tục, giảm tải cho acquy phải liên tục phóng dòng lớn để “ nuôi ” đèn pha hiệu suất lớn của xe, đặc biệt quan trọng với những loại đèn “ độ ” trên xe máy, xe hơi …
Ngoài ra, khối siêu tụ điện 16V 83F cũng được sử dụng làm tụ bù nguồn năng lượng mặt trời trong những biến tần nguồn năng lượng mặt trời dự trữ hoặc tụ bù cho những tấm pin mặt trời từ 100W trở lên .
Việc đấu nối linh động ( song song, tiếp nối đuôi nhau ) được cho phép siêu tụ tạo thành khối siêu tụ với điện áp và điện dung không số lượng giới hạn, Giao hàng được mọi nhu yếu khởi động thiết bị với dòng lớn, bù hiệu suất, tàng trữ điện năng …

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

• – Điện áp: 16.2V (06 siêu tụ điện 2.7V 500F mắc nối tiếp)
• – Điện áp sạc tối đa: 16.8V
• – Điện dung: 83F (83.000.000 Micro Farad)
• – Dòng phóng cực đại (Max Peak Current(A)): Trên 60Ampe
• – Nội trở: 3.1 (mΩ)
• – Tự xả trong 72 giờ: 1.1mA
• – Phạm vi nhiệt độ hoạt động: -25 ~ +70 C
• – Tuổi thọ thiết kế (Life Time): 10 năm
• – Chu kỳ nạp xả: 500.000 lần
• – Kích thước (mm – dài*rộng*cao): 114*72*65
• – Cân nặng: 0,6kg
• – Nhãn hiệu: Green-CAP

Pack siêu tụ điện 12V – 16.2V 8.3F Maxwell Mỹ

Pack siêu tụ điện 12V – 16.2 V 8.3 F Maxwell Mỹ hạng sang ( gồm 06 siêu tụ 50F Maxwell mắc tiếp nối đuôi nhau trên bo mạch cân đối điện áp ) có năng lực phóng dòng điện 40A và sạc lại trong vòng vài giây, sử dụng khởi động xe máy và tương hỗ xe “ độ ” đèn siêu sáng hiệu suất cao. Đặc biệt tương hỗ tốt cho xe đã độ lại bộ sạc .
SIÊU TỤ ĐIỆN MAXWELL XUẤT XỨ MỸ LÀ LOẠI SIÊU TỤ ĐIỆN CAO CẤP ĐƯỢC “ SĂN ĐÓN ” NHIỀU NHẤT BỞI NGƯỜI DÙNG .
Hiệu quả cao nhất của pack siêu tụ điện 16.2 V 8.3 F Maxwell là tương hỗ tốt cho bình acquy đã yếu, bản thân bình acquy đề nổ khởi động xe yếu, không khởi động được hoặc khởi động khó khăn vất vả, không “ mượt ”. Khi đấu song song pack siêu tụ điện với bình acquy, siêu tụ điện sẽ được nạp điện ( trong vòng vài giây hoặc vài chục giây ) và chuẩn bị sẵn sàng phóng điện khởi động xe khi bạn nhấn công tắc nguồn khởi động. Dòng điện tự siêu tụ điện có sức phóng tới 40A trong khoảng chừng thời hạn ngắn, gánh đến 70-90 % dòng phóng của acquy, như vậy acquy chỉ cần phóng 1 lượng điện rất nhỏ hoặc thậm chí còn không phóng điện chút nào mà xe vẫn đề nổ thướt tha .
ƯU ĐIỂM CỦA SIÊU TỤ ĐIỆN 16.2 V 8.3 F MAXWELL ( 8.300.000 Micro Farads )

* KHẢ NĂNG LƯU TRỮ ĐIỆN CỰC LÂU, ĐỂ HÀNG THÁNG KHÔNG HẾT ĐIỆN (Tự xả rất thấp)

* Sử dụng đấu nối song song với acquy xe máy giúp cho acquy tránh phải phóng dòng điện cao khi đề nổ xe, tăng tuổi thọ acquy và khởi động tốt khi acquy đã sử dụng lâu năm.
* Giúp acquy không bị “hụt hơi” khi xe sử dụng đèn siêu sáng công suất cao. Khả năng nạp xả dòng lớn liên tục sẽ gánh cho acquy không bị phóng điện quá tải để nuôi đèn.
* Cần đấu song song với bình acquy hoặc pin sắt, pin lithium để phát huy tối đa hiệu quả của siêu tụ, pack siêu tụ không hoạt động độc lập được khi không có bình acquy hoặc pin.

Trong trường hợp khẩn cấp, hoàn toàn có thể sử dụng hoạt động giải trí độc lập để khởi động xe ( cần nạp điện cho siêu tụ từ nguồn điện bên ngoài ), tuy nhiên lượng điện năng tàng trữ trên tụ rất nhỏ, chỉ 0.3 Wh nên chỉ hoàn toàn có thể khởi động xe được 1-2 lần, bật xi-nhan được 5-7 lần .

Thông số kỹ thuật cơ bản:

• Model: SK-6S50F1L
• Điện áp khối siêu tụ: tối đa 16.2V
• Điện dung: 8.33F (ghép từ 06 siêu tụ điện 2.7V 50F)
• Điện năng dự trữ: 0.3Wh
• Dòng phóng cực đại (tức thì): 40A +-3
• Dòng sạc khuyến khích dưới 15A. Thời gian sạc đầy siêu tụ: 10 giây với điện áp 16.2V, dòng điện 10A
• Số lượng siêu tụ: 06 tụ 50F/2.7V mắc nối tiếp, tích hợp sẵn bảng mạch sạc cân bằng điện áp cho từng siêu tụ
• Số lần nạp/xả: 500.000 lần (tương đương tuổi thọ trên 10 năm)
• Kích thước khối siêu tụ: 120*20*50 (mm) (dài*rộng*cao)
• Cân nặng: 135 (gram)

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư