Электрический двухслойный конденсатор представляет собой конденсатор большой емкости с очень низким внутренним сопротивлением. Он хранит электрическую энергию в электростатическом поле, в отличие от обычного конденсатора, который накапливает энергию в электрическом поле. Суперконденсатор обладает гораздо большей емкостью хранения энергии, чем обычный конденсатор, и может заряжаться и разряжаться гораздо быстрее. Кроме того, он имеет более длительный срок службы и гораздо менее чувствителен к температуре. Суперконденсаторы используются во множестве приложений, от бытовой электроники до электромобилей.

Расстояние между двухслойными конденсаторами очень мало, что приводит к очень слабой способности выдерживать напряжение, обычно не превышающей 20 В, поэтому они обычно используются в качестве элементов накопления энергии в низковольтных устройствах постоянного тока или низкочастотных приложениях. Широко используются двухслойные конденсаторы. Их можно использовать в качестве выравнивающей мощности для грузоподъемных устройств, которые могут обеспечить большую мощность тока, и в качестве пусковой мощности транспортных средств, которая имеет более высокую пусковую эффективность и надежность, чем традиционные батареи, и может полностью или частично заменить традиционные батареи.

Каковы характеристики двухслойного конденсатора?

1. Высокая удельная мощность

Она может достигать 102-104 Вт/кг, что намного выше уровня удельной мощности аккумулятора.

2. Длительный срок службы

После 500 000–1 000 000 циклов высокоскоростного глубокого заряда/разряда за несколько секунд характеристики двухслойных конденсаторов меняются очень мало, а емкость и внутреннее сопротивление уменьшаются лишь на 10–20 %.

3. Широкий предел рабочей температуры

Поскольку скорости адсорбции и десорбции ионов в двухслойных конденсаторах при низких температурах сильно не меняются, изменение емкости значительно меньше, чем у аккумуляторов. Диапазон рабочих температур коммерческих двухслойных конденсаторов может достигать -40℃～+80℃.

Как работают двухслойные конденсаторы?

По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами двухслойные конденсаторы имеют более высокое внутреннее сопротивление, поэтому их можно заряжать напрямую без сопротивления нагрузки, а в случае зарядки от перенапряжения двухслойные конденсаторы размыкают цепь, не повреждая устройства, что отличается от пробоя алюминиевых электролитических конденсаторов от перенапряжения.

В то же время, по сравнению с перезаряжаемой батареей, двухслойный конденсатор можно заряжать без ограничения тока, а количество зарядок может быть более 106 раз, поэтому двухслойный конденсатор не только имеет характеристики конденсатора. но также имеет характеристики батареи, которая представляет собой новый тип специальных компонентов между батареей и конденсатором.

The basic principle is that when charging the electrode, the surface charge of the electrode in the ideal polarized electrode state will attract the anisotropic ions in the surrounding electrolyte solution, so that these ions will attach to the surface of the electrode to form a double charge layer, forming a double layer capacitor. Since the distance between the two charge layers is very small (generally less than 0.5nm), coupled with the special electrode structure, the surface area of the electrode increases ten thousand times, resulting in a great electric capacity.

Why is an electric double layer important?

An electric double layer is a phenomenon that plays a fundamental role in the mechanism of the electrostatic stabilization of colloids. Colloidal particles gain negative electric charge when negatively charged ions of the dispersion medium are adsorbed on the particle surface.

What are the uses of An electric double-layer capacitor?

Electric Double Layer Capacitors (EDLCs) are high-power, energy-dense capacitors that are used in a wide range of applications, from consumer electronics to industrial applications. EDLCs are well suited for applications such as power conditioning, energy harvesting, pulse power, and memory backup, and have been used in consumer electronics, automotive, military, and medical applications.

EDLCs are commonly used in consumer electronics such as laptop computers, mobile phones, and digital cameras. They are also used in electric vehicles as energy storage devices and as the backup power source. In automotive applications, EDLCs are used to improve fuel efficiency and reduce emissions. They are also used in military applications such as power conditioning, pulse power, and memory backup. EDLCs are also used in medical implants and medical devices, as they are able to store energy for a long time and are highly reliable.

What are the differences between double-layer capacitors and pseudocapacitors?

Pseudocapacitance, also known as Faraday quasi-capacitance, is the underpotential deposition of electroactive substances on the electrode surface or in the two-dimensional or quasi-two-dimensional space in the bulk phase, where highly reversible chemisorption, desorption, or oxidation and reduction reactions occur, producing a capacitance related to the electrode charging potential.

The pseudocapacitance can be generated not only on the electrode surface but also inside the entire electrode, thus allowing higher electric capacity and energy density than the bilayer capacitance. In the case of the same electrode area, the pseudocapacitance can be 10 to 100 times higher than the bilayer capacitance.

Double-layer capacitors and pseudocapacitors differ in three main aspects below:

The stability and conductivity of carbon material should be good, and the quality is much higher than the capacitance because the bilayer utilizes the surface of the material, while these transition metal oxides can utilize the bulk phase, but it is mainly a theoretical value, and the cycle life and multiplicity are limited.

Double-layer capacitors store energy by adsorption of charge on the electrode surface, while pseudo-capacitors store energy by the redox reaction of active electrode materials.

Двухслойный конденсатор делится на двухслойный конденсатор и псевдоконденсатор из механизма накопления энергии. Это новый тип накопителя энергии, который отличается высокой плотностью мощности, коротким временем зарядки, длительным сроком службы, хорошими температурными характеристиками, энергосбережением и защитой окружающей среды и т. д. Широко используются двухслойные конденсаторы.

Источник：QUARKTWIN