Um capacitor é um componente que armazena carga elétrica. O princípio de armazenamento de energia de um capacitor comum e de um supercapacitor (EDLC) é o mesmo: ambos armazenam carga na forma de um campo eletrostático. No entanto, o supercapacitor é mais adequado para a liberação e o armazenamento rápidos de energia, especialmente para controle preciso de energia e dispositivos de carga instantânea.
Vamos discutir abaixo os principais capacitores convencionais e supercapacitores.
| Itens de comparação | Capacitor convencional | Supercapacitor |
| Visão geral | O capacitor convencional é um dielétrico de armazenamento de carga estática, que pode apresentar carga permanente e é amplamente utilizado. É um componente eletrônico indispensável na área de energia eletrônica. | O supercapacitor, também conhecido como capacitor eletroquímico, capacitor de dupla camada, capacitor de ouro ou capacitor de Faraday, é um elemento eletroquímico desenvolvido nas décadas de 1970 e 1980 para armazenar energia através da polarização do eletrólito. |
| Construção | Um capacitor convencional consiste em dois condutores metálicos (eletrodos) que estão próximos um do outro em paralelo, mas não em contato, com um dielétrico isolante entre eles. | Um supercapacitor consiste em um eletrodo, um eletrólito (contendo sal eletrolítico) e um separador (que impede o contato entre os eletrodos positivo e negativo). Os eletrodos são revestidos com carvão ativado, que possui poros minúsculos em sua superfície para expandir a área de superfície dos eletrodos e economizar mais eletricidade. |
| Materiais dielétricos | Óxido de alumínio, filmes de polímero ou cerâmica são usados como dielétricos entre os eletrodos em capacitores. | Um supercapacitor não possui um dielétrico. Em vez disso, utiliza uma dupla camada elétrica formada por um sólido (eletrodo) e um líquido (eletrólito) na interface, em vez de um dielétrico. |
| Princípio de funcionamento | O princípio de funcionamento de um capacitor é que a carga será movida pela força do campo elétrico. Quando há um dielétrico entre os condutores, ele dificulta o movimento da carga e faz com que ela se acumule no condutor, resultando no armazenamento de carga. | Os supercapacitores, por outro lado, alcançam o armazenamento de energia de carga de dupla camada por meio da polarização do eletrólito, bem como por cargas pseudocapacitivas redox. O processo de armazenamento de energia dos supercapacitores é reversível, sem reações químicas, e, portanto, eles podem ser carregados e descarregados repetidamente centenas de milhares de vezes. |
| Capacitância | Capacidade menor. A capacitância geral varia de alguns pF a vários milhares de μF. | Maior capacidade. A capacidade de um supercapacitor é tão grande que ele pode ser usado como uma bateria. A capacidade de um supercapacitor depende da distância entre os eletrodos e da área superficial dos eletrodos. Portanto, os eletrodos são revestidos com carbono ativado para aumentar a área superficial e, assim, alcançar alta capacidade. |
| Densidade de energia | Baixo | Alto |
| Energia específica | <0,1 Wh/kg | 1-10 Wh/kg |
| Potência específica | Mais de 100.000 Wh/kg | Mais de 10.000 Wh/kg |
| Tempo de carga/descarga | Os tempos de carga e descarga de capacitores convencionais são tipicamente de 103 a 106 segundos. | Os ultracapacitores podem fornecer carga mais rapidamente do que as baterias, em apenas 10 segundos, e armazenar mais carga por unidade de volume do que os capacitores convencionais. É por isso que são considerados intermediários entre as baterias e os capacitores eletrolíticos. |
| Vida útil do ciclo de carga/descarga | Mais curto | Mais longo (geralmente mais de 100.000, até 1 milhão de ciclos, mais de 10 anos de aplicação) |
| Eficiência de carga/descarga | >95% | 85%-98% |
| Temperatura de operação | -20 a 70℃ | -40 a 70℃ (Melhores características em temperaturas ultrabaixas e faixa de temperatura mais ampla) |
| Tensão nominal | Mais alto | Mais baixo (normalmente 2,5V) |
| Custo | Mais baixo | Mais alto |
| Vantagem | Menos perda Alta densidade de integração Controle de potência ativa e reativa | Longa vida útil Capacidade ultra-alta Tempo de carga e descarga rápido Corrente de carga alta Faixa de temperatura operacional mais ampla |
| Aplicativo | ▶Forneça energia estável na saída; ▶Correção do fator de potência (PFC); ▶Filtros de frequência, filtros passa-alta e passa-baixa; ▶Acoplamento e desacoplamento de sinais; ▶Motores de arranque; ▶Protetores contra surtos (e filtros de ruído); ▶Osciladores. | ▶Veículos de novas energias, ferrovias e outras aplicações de transporte; ▶Sistema de alimentação ininterrupta (UPS), substituindo bancos de capacitores eletrolíticos; ▶Fonte de alimentação para celulares, laptops, dispositivos portáteis, etc.; ▶Parafusadeiras elétricas recarregáveis que podem ser totalmente carregadas em minutos; ▶Sistemas de iluminação de emergência e dispositivos de pulso elétrico de alta potência; ▶CIs, RAM, CMOS, relógios e microcomputadores, etc. |
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Data da publicação: 22 de dezembro de 2021